DE102013200223A1

DE102013200223A1 - Motorantriebssystem

Info

Publication number: DE102013200223A1
Application number: DE102013200223A
Authority: DE
Inventors: Tom Suchecki
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-01-16
Filing date: 2013-01-10
Publication date: 2013-07-18
Also published as: US20130180487A1; US8726868B2; RU147279U1; CN203146049U; RU139964U1

Abstract

Es wird ein System für einen Motorantrieb bereitgestellt, das ein Steuerungsband mit einer ersten Nockenwelle, einer Antriebswelle und einer Kurbelwelle in Eingriff bringt. Das System enthält weiter einen Zahnradtrieb, der ein erstes Zahnrad mit der Antriebswelle verbunden und ein zweites Zahnrad mit einer zweiten Nockenwelle verbunden aufweist. Die zweite Nockenwelle ist zwischen der ersten Nockenwelle und der Antriebswelle positioniert, so dass die Wellen waagrecht koplanar sind.

Description

Fahrzeuge können ein Motorantriebssystem verwenden, um verschiedene Einrichtungen in einem Verbrennungsmotor anzutreiben. Zum Beispiel enthält ein typisches Motorantriebssystem für eine Anordnung mit oben liegenden Nockenwellen einen Steuerriemen, der in verschiedene Kettenräder eingreift, um die beiden Nockenwellen und eine Kurbelwelle zu drehen.
Zum Beispiel beschreibt US 5,351,663 einen Drehmoment-Übertragungsmechanismus, der eine Vielzahl von Nockenwellenrädern enthält. Die Nockenwellenräder enthalten viele Schichten oder Schnittstellen mit Zähnen, um mit den Zähnen eines anderen Zahnrads in Eingriff zu kommen.
Die Erfinder haben verschiedene Probleme bei dem obigen System erkannt. Insbesondere erhöhen überdeckende Kettenräder zur Verbindung einer Nockenwelle mit dem Motorantriebssystem den Verschleiß der überdeckenden Kettenräder aufgrund der vielen interagierenden Flächen. Weiter sind solche überdeckenden Kettenräder nicht haltbar, um hohe Motorlasten auszuhalten.
Als solches ist es ein beispielhafter Ansatz, die obigen Probleme zu lösen, indem eine Nockenwelle indirekt über einen in Eingriff befindlichen Zahnradtrieb mit dem Motorantriebssystem verbunden wird. Auf diese Weise ist es möglich, ohne überdeckende Kettenräder den Zwischenraum zwischen den Nockenwellen zu verringern.
Speziell ist in einer Ausführungsform eine Auslassnockenwelle direkt drehend mit dem Motorantriebssystem verbunden, und die Einlassnockenwelle ist über einen in Eingriff befindlichen Zahnradtrieb indirekt drehend mit dem Motorantriebssystem verbunden. Der in Eingriff befindliche Zahnradtrieb enthält ein erstes Zahnrad, das mit einem Kettenrad des Motorantriebssystems über eine Antriebswelle verbunden ist. Weiter ist das erste Zahnrad mit einem zweiten Zahnrad ineinandergefügt verbunden, um eine Drehung der Einlassnockenwelle anzutreiben. Diese Konfiguration ermöglicht es, die Einlassnockenwelle zwischen der Auslassnockenwelle und der Antriebswelle so zu positionieren, dass die Wellen waagrecht koplanar sind. Auf diese Weise ist es möglich, den Zwischenraum zwischen den Nockenwellen ohne die Verwendung überdeckender Kettenräder zu verringern.
Es ist anzumerken, dass verschiedene Bänder verwendet werden können, wie eine Steuerkette, ein Steuerriemen, oder verschiedene andere Arten von elastischen und/oder unelastischen flexiblen Bändern. Weiter kann das Band zu gezahnten oder ungezahnten Riemenscheiben auf den verschiedenen Wellen passen. Noch weiter können, falls gewünscht, auch zusätzliche Bänder verwendet werden.
Es versteht sich, dass die obige Kurzfassung geliefert wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben werden. Sie soll keine Haupt- oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstands kennzeichnen, dessen Schutzumfang nur durch die auf die ausführliche Beschreibung folgenden Patentansprüche definiert wird. Außerdem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Ausführungen beschränkt, die alle oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angegebenen Nachteile beseitigen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt schematisch einen beispielhaften Motor, der ein beispielhaftes Motorantriebssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthält.
2 zeigt schematisch eine perspektivische Vorderansicht des Motorantriebssystems der 1.
3 zeigt schematisch eine perspektivische Draufsicht auf das Motorantriebssystem der 1.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung bezieht sich auf ein Motorantriebssystem, das mit einer ersten Nockenwelle direkt drehbar verbunden und mit einer zweiten Nockenwelle über einen in Eingriff befindlichen Zahnradtrieb indirekt drehbar verbunden ist. Diese Anordnung ermöglicht die Verringerung eines Zwischenraums zwischen den ersten und zweiten Nockenwellen ohne überdeckende Kettenräder. Durch Verringerung des Zwischenraums zwischen den Nockenwellen kann ein Ventilwinkel mit einer Zylinderkopföffnung verbessert werden. Weiter ermöglicht diese Konfiguration verbesserte variable Nockensteuerungsmechanismen, da die Nockenwellen unabhängig durch verschiedene Systeme betätigt werden. Noch weiter ermöglicht dieses Motorantriebssystem aufgrund der resultierenden geometrischen Konfiguration eine kompaktere Gestaltung mit einem niedrigeren Motorgewicht als traditionelle Gestaltungen. Außerdem kann ein Verdichtungsverhältnis des Motors aufgrund der resultierenden geometrischen Konfiguration falls gewünscht erhöht werden.
Verschiedene Zubehörantriebe können in dem offenbarten Motorantriebssystem enthalten sein. Zum Beispiel können eine Ölpumpe und eine Ausgleichswelle falls gewünscht von dem offenbarten Motorantriebssystem angetrieben werden. Zusätzlich kann das Motorantriebssystem verschiedene Riemenscheiben, Spannrollen und Spannvorrichtungen enthalten, um weiter einen überstumpfen Umschlingungswinkel zu gewährleisten, falls gewünscht.
1 zeigt eine schematische Abbildung eines beispielhaften Motors 10, die einen Zylinder eines Mehrzylinder-Reihenmotors zeigt.
Der Verbrennungszylinder 30 eines Mehrzylindermotors kann Verbrennungszylinderwände 32 mit einem Kolben 136 darin positioniert enthalten. Der Kolben 136 kann mit der Kurbelwelle 140 verbunden sein, so dass die Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle übersetzt wird. Die Kurbelwelle 140 kann mit dem Kurbelwellen-Kettenrad 194 verbunden sein, und die Kurbelwelle 140 kann auch mit mindestens einem Treibrad eines Fahrzeug über ein Zwischengetriebesystem (nicht gezeigt) verbunden sein. Weiter kann ein Startermotor (nicht gezeigt) mit der Kurbelwelle 140 über ein Schwungrad verbunden sein, um einen Startbetrieb des Mehrzylindermotors zu ermöglichen. Die Kurbelwelle 140 kann mit Öl geschmiert werden, das in der Ölwanne 192 enthalten ist.
Der Verbrennungszylinder 30 kann Luft über einen Einlasskanal 142 empfangen und Verbrennungsgase über den Auslasskanal 148 ablassen. Der Einlasskanal 142 und der Auslasskanal 148 können über ein Einlassventil 152 bzw. Auslassventil 154 selektiv mit dem Verbrennungszylinder 30 in Verbindung stehen. In manchen Ausführungsformen kann der Verbrennungszylinder 30 zwei oder mehrere Einlassventile und/oder zwei oder mehrere Auslassventile enthalten.
In diesem Beispiel können das Einlassventil 152 und das Auslassventil 154 durch Nockenwellen 181 bzw. 183 in Gang gesetzt werden, die hier als Nockenwellenbuckel enthaltend gezeigt sind. Das Einlassventil 152 und das Auslassventil 154 können weiter von einem oder mehreren Nockenbetätigungssystemen (nicht gezeigt) gesteuert werden, die je eine oder mehrere Nocken enthalten und eines oder mehrere von Nockenprofilumschaltungs-(CPS), variablen Nockensteuerungs-(VCT), variablen Ventilsteuerungs-(VVT) und/oder variablen Ventilhub-(VVL)systemen verwenden können, die von einem Steuergerät gesteuert werden können, um den Ventilbetrieb zu variieren. Die Stellung des Einlassventils 152 und des Auslassventils 154 kann durch Positionssensoren bestimmt werden, und das Einlassventil 152 und/oder das Auslassventil 154 können durch die Betätigung eines Elektroventils gesteuert werden.
Die Kraftstoffeinspritzdüse 166 ist direkt mit dem Verbrennungszylinder 30 zum Einspritzen von Kraftstoff in diesen proportional zur Impulsbreite des von einem Steuergerät empfangenen Signals FPW verbunden. Auf diese Weise liefert die Kraftstoffeinspritzdüse 166, was als direkte Einspritzung von Kraftstoff in den Verbrennungszylinder 30 bekannt ist. Die Kraftstoffeinspritzdüse kann zum Beispiel an der Seite des Verbrennungszylinders oder in der Oberseite des Verbrennungszylinders montiert sein. Der Kraftstoff kann an die Kraftstoffeinspritzdüse 166 durch ein Kraftstoffliefersystem (nicht gezeigt) geliefert werden, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffverteiler enthält. In manchen Ausführungsformen kann der Verbrennungszylinder 30 alternativ oder zusätzlich eine Kraftstoffeinspritzdüse enthalten, die im Einlasskanal 142 in einer Konfiguration angeordnet ist, die liefert, was als Saugrohreinspritzung von Kraftstoff in die Einlassöffnung vor dem Verbrennungszylinder 30 bekannt ist.
Das Motorantriebssystem 100, wie in 1 gezeigt, verwendet ein Band 190, um verschiedene drehende Teile zu synchronisieren. Das Band 190 kann ein Steuerriemen oder eine Steuerkette sein, und kann als ein einzelnes durchgehendes Band geformt sein, das einem Serpentinenpfad folgt. Das Band 190 kann ein Steuerriemen wie ein V-Riemen oder ein V-gerippter Riemen sein, oder das Band 190 kann eine Steuerkette sein. Das Band 190 kann Kettenglieder haben, die miteinander durch Stifte verbunden sind, oder das Band 190 kann sonst Kettenelemente mit Löchern haben, die in Kettenradzähne eingreifen. Alternativ kann das Band 190 ein Gummiriemen ohne Löcher sein. Gemäß einer Ausführungsform kann das Band 190 über verschiedene Vorrichtungen wie Kettenräder in eine Nockenwelle, eine Antriebswelle und eine Kurbelwelle eingreifen und sie verbinden. Weiter kann das Band 190 über Vorrichtungen wie Kettenräder in verschiedene zusätzliche Zubehörvorrichtungen eingreifen und sie verbinden. Außerdem kann das Band 190 in zusätzliche Vorrichtungen wie Riemenscheiben und/oder Spannrollen eingreifen.
In einem Beispiel kann das Band 190 in gezahnte Kettenräder eingreifen, wobei Löcher im Band fluchtend mit den Zähnen des Kettenrads angeordnet sind. In einem anderen Beispiel kann das Band 190 eine Vorrichtung ohne Zähne so kontaktieren, dass eine Fläche des Bands mit einer Fläche der Vorrichtung in Kontakt ist, wobei die Fläche der Vorrichtung eine Rille enthalten kann. Das Band 190 kann jede Vorrichtung mit einem Umschlingungswinkel kontaktieren, der für eine oder mehrere Vorrichtungen ein überstumpfer Umschlingungswinkel ist. Hier entspricht der Umschlingungswinkel einer Kontaktbogenlänge zwischen dem Band 190 und den verschiedenen Kettenrädern, Riemenscheiben, usw., und ein überstumpfer Umschlingungswinkel kann 180 Grad oder mehr, aber weniger als 360 Grad betragen. Zusätzlich kann das Band 190 in einige Vorrichtung mit einem Umschlingungswinkel eingreifen, der kleiner als ein überstumpfer Umschlingungswinkel ist.
Wie gezeigt, greift das Band 190 in ein erstes Kettenrad 187, ein zweites Kettenrad 185 und ein drittes Kettenrad 194 so ein, dass jedes Kettenrad in einer Richtung R1 gedreht wird. Das erste Kettenrad 187 kann drehbar mit der Nockenwelle 183 verbunden sein, daher kann die Nockenwelle 183 direkt vom Motorantriebssystem 100 so angetrieben werden, dass das Kettenrad 187 und die Nockenwelle 183 zusammen drehen. Das zweite Kettenrad 185 kann drehbar mit einer Antriebswelle 102 verbunden sein, daher kann die Antriebswelle 102 direkt vom Motorantriebssystem 100 so angetrieben werden, dass das Kettenrad 185 und die Antriebswelle 102 zusammen drehen. Das dritte Kettenrad 194 kann drehbar mit der Kurbelwelle 140 verbunden sein, daher kann die Kurbelwelle direkt vom Motorantriebssystem 100 so angetrieben werden, dass das Kettenrad 194 und die Kurbelwelle 140 zusammen drehen. Auf diese Weise sind die Nockenwelle 183, die Antriebswelle 102 und die Kurbelwelle 140 Treibwellen, die direkt vom Motorantriebssystem gedreht werden. Insbesondere ist die Nockenwelle 181 nicht direkt drehbar mit dem Motorantriebssystem 100 verbunden. Stattdessen kann in manchen Ausführungsformen die Nockenwelle 181 eine Triebwelle sein, die indirekt vom Motorantriebssystem gedreht wird.
Wie nachfolgend ausführlicher beschrieben, ist das Motorantriebssystem so angeordnet, dass ein Zwischenraum 104 zwischen der Nockenwelle 181 und der Nockenwelle 183 verringert ist. Zum Beispiel kann der Zwischenraum 104 geringer als ein Abstand 106 zwischen der Nockenwelle 183 und der Antriebswelle 102 sein. Wie nachfolgend ausführlicher beschrieben, kann die Nockenwelle 181 mit dem Motorantriebssystem über einen in Eingriff befindlichen Zahnradtrieb 108 indirekt drehbar verbunden sein, wobei die Nockenwelle 181 in einer Richtung R2 entgegengesetzt zur Richtung R1 gedreht wird.
Die Kettenräder 185 und 187 sind mit einem Durchmesser gezeigt, der doppelt so groß ist wie der Durchmesser des Kurbelwellen-Kettenrads 194, um die gewünschte Steuerung des Einlassventils 152 und des Auslassventils 154 während des Viertakt-Verbrennungszyklus zu liefern. Alternativ können die Nockenwellen-Kettenräder 185 und 187 eine andere Größe haben, falls gewünscht.
Die Spannvorrichtung 198 ist in Eingriff mit dem Band 190 gezeigt. Die Spannvorrichtung 198 kann verschiedene Riemenscheiben, Federn, Hebel und andere Einstellmechanismen verwenden, um die Spannung des Bands 190 aktiv einzustellen, die einen überstumpfen Umschlingungswinkel um jedes Kettenrad, Spannrolle, Riemenscheibe und dergleichen gewährleisten kann. Es versteht sich aber auch, dass das Motorantriebssystem 100 Kettenräder, Spannrollen und Riemenscheiben mit einem kleineren Umschlingungswinkel enthalten kann.
Die Kettenführung 110 ist in Eingriff mit dem Band 190 gezeigt. Die Kettenführung 110 kann das Band 190 führen, um die Spannung im Band 190 zusätzlich oder alternativ zur Spannvorrichtung 198 zu halten. Weiter kann die Kettenführung 110 einen Schmiermechanismus enthalten, der das Band 190 schmiert, wenn das Band sich durch das Motorantriebssystem bewegt.
Es versteht sich, dass das Antriebssystem zusätzliche und/oder alternative Bestandteile zu den in 1 veranschaulichten enthalten kann. Zum Beispiel kann das Motorantriebssystem eine oder mehrere Zubehörvorrichtungen enthalten, die mit dem Band 190 über ein Vorrichtungs-Kettenrad verbunden sein können. Die Zubehörvorrichtungen können eine oder mehrere Vorrichtungen von einer Ölpumpe, einer Ausgleichswelle, einer Wasserpumpe, einer Leistungssteuerpumpe, einem Klimaanlagenkompressor, einem Ventilator und einer Kraftstoffpumpe enthalten, die als nicht einschränkende Beispiele geliefert werden.
Weiter kann das Motorantriebssystem eine Spannrollenvorrichtung enthalten. Zum Beispiel kann die Spannrollenvorrichtung eine Riemenscheibe oder ein Kettenrad sein.
Es versteht sich, dass das Motorantriebssystem 100 eine oder mehrere Spannrollenvorrichtungen enthalten kann, und jede Spannrollenvorrichtung kann in das Band 190 mit einer ersten Kontaktseite und/oder einer zweiten, entgegengesetzten, Kontaktseite eingreifen.
Weiter versteht es sich, dass eines oder mehrere der oben erwähnten Zubehörantriebe, Spannvorrichtungen, Kettenräder, Riemenscheiben und/oder Spannrollen in die erste Kontaktseite oder die zweite Kontaktseite des Bands 190 eingreifen können. Daher versteht es sich, dass das Band 190 nicht auf einen Pfad beschränkt ist, wie in 1 veranschaulicht. Zum Beispiel kann das Band 190 einem Serpentinenpfad folgen, um in verschiedene Vorrichtungen an verschiedenen Stellen im Motor 10 einzugreifen.
Wie oben beschrieben, zeigt 1 nur einen Zylinder eines Mehrzylindermotors, und jeder Zylinder kann in gleicher Weise seinen eigenen Satz von Einlass-/Auslassventilen, Nockenwellen, Kurbelwellen und Zubehörvorrichtungen usw. enthalten, die mit dem Motorantriebssystem 100 oder alternativ mit einem anderen Antriebssystem verbunden sind.
2 zeigt schematisch eine Vorderansicht des Motorantriebssystems 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Es versteht sich, dass gleiche Einrichtungen mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, und solche Einrichtungen werden aus Gründen der Kürze nicht wiederholt erörtert. Das Motorantriebssystem 100 kann das Band 190 enthalten, das das erste Kettenrad 187, das zweite Kettenrad 185 und das dritte Kettenrad 194 drehbar verbindet, wie oben beschrieben.
Weiter kann das Motorantriebssystem 100 mit dem in Eingriff befindlichen Zahnradtrieb 108 verbunden sein. Der in Eingriff befindliche Zahnradtrieb 108 kann ein erstes Zahnrad 112 und ein zweites Zahnrad 114 enthalten. Die ersten und zweiten Zahnräder können so in Eingriff stehen, dass die Zahnräder in entgegengesetzten Richtungen drehen. Zum Beispiel kann das erste Zahnrad 112 in der Richtung R1 drehen, während das zweite Zahnrad 114 in der Richtung R2 drehen kann. Weiter können sowohl das erste Zahnrad als auch das zweite Zahnrad Zähne enthalten, die sich passend ineinanderfügen, so dass eine Drehung des ersten Zahnrads 112 eine Drehung des zweiten Zahnrads 114 antreibt. Zum Beispiel kann ein Zahn des ersten Zahnrads sich passend in einen Raum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zähnen des zweiten Zahnrads einfügen. So kann das erste Zahnrad 112 ein Treibzahnrad und das zweite Zahnrad 114 ein Triebzahnrad sein.
Das erste Zahnrad 112 ist wie gezeigt mit der Antriebswelle 102 verbunden. Weiter kann das erste Zahnrad 112 hinter dem Kettenrad 185 in einer Wellenrichtung positioniert sein. So können das erste Zahnrad 112 und das Kettenrad 185 sich eine Mittelachse 116 entlang der Wellenrichtung teilen. Wie gezeigt, kann das erste Zahnrad 112 einen kleineren Durchmesser haben als das Kettenrad 185. In manchen Ausführungsformen kann das erste Zahnrad 112 eine andere Größe haben. Zum Beispiel kann das erste Zahnrad 112 einen ähnlichen Durchmesser wie das Kettenrad 185 haben, oder das erste Zahnrad 112 kann einen größeren Durchmesser haben als das Kettenrad 185. Weiter kann das erste Zahnrad 112 Zähne enthalten, die mit Zähnen des zweiten Zahnrads 114 ineinander passend verbunden sind.
Das zweite Zahnrad 114 ist wie gezeigt mit der Nockenwelle 181 verbunden. Weiter kann das zweite Zahnrad 114 hinter den Kettenrädern 185 und 187 in der Wellenrichtung positioniert sein. Als ein Beispiel kann das zweite Zahnrad 114 derart hinter den Kettenrädern 185 und 187 positioniert sein, dass das zweite Zahnrad den gleichen Abstand zur ersten Nockenwelle 183 und zur Antriebswelle 102 hat. Es versteht sich aber, dass das zweite Zahnrad 114 nicht den gleichen Abstand zur ersten Nockenwelle 183 und zur Antriebswelle 102 haben kann, so dass das zweite Zahnrad 114 in manchen Ausführungsformen näher zur ersten Nockenwelle 183 oder zur Antriebswelle 102 ist. Wie gezeigt, kann das zweite Zahnrad 114 einen kleineren Durchmesser haben als die Kettenräder 185 und 187. Weiter kann das zweite Zahnrad 114 einen Durchmesser haben, der in etwa gleich dem ersten Zahnrad 112 ist. Es versteht sich aber, dass das zweite Zahnrad 114 in manchen Ausführungsformen eine andere Größe haben kann.
Weiter kann der in Eingriff befindliche Zahnradtrieb 108 so mit dem Motorantriebssystem 100 fluchtend ausgerichtet sein, dass die Nockenwelle 181, die Nockenwelle 183 und die Antriebswelle 102 waagrecht koplanar sind. Anders gesagt, die Nockenwelle 181, die Nockenwelle 183 und die Antriebswelle 102 können eine gleiche senkrechte Stellung haben, so dass die drei Wellen in der gleichen waagrechten Ebene positioniert sind. Zum Beispiel kann eine Mittelachse jeder der Nockenwelle 181, Nockenwelle 183 und Antriebswelle 102 parallel und waagrecht koplanar zu den anderen sein. Weiter kann durch die Positionierung der Nockenwelle 181 zwischen der Nockenwelle 183 und der Antriebswelle 102 ein Zwischenraum 104 zwischen den Nockenwellen verringert werden.
Zum Beispiel zeigt 3 schematisch eine Draufsicht auf das Motorantriebssystem 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Wie gezeigt, ist der Zwischenraum 104 zwischen der Nockenwelle 181 und der Nockenwelle 183 aufgrund der Konfiguration des in Eingriff befindlichen Zahnradtriebs verringert. Der Zwischenraum 104 ist im Vergleich mit traditionellen Motorantriebssystemanordnungen verringert, die beide Nockenwellen direkt mit dem Motorantriebssystem verbinden. Zum Beispiel ist der Zwischenraum 104 um etwa einen Abstand 118 zwischen der Mittelachse 116 der Antriebswelle 102 und einer Mittelachse 120 der Nockenwelle 181 verringert. Anders gesagt, der Zwischenraum zwischen den Nockenwellen ist kleiner als der Abstand 106 zwischen der Nockenwelle 183 und der Antriebswelle 102.
Weiter kann die Nockenwelle 181 zur Nockenwelle 183 und zur Antriebswelle 102 versetzt sein, wie gezeigt. Anders gesagt, ein Endabschnitt 122 der Nockenwelle 181 kann eine andere Stellung in der Wellenrichtung haben als ein Endabschnitt 124 der Nockenwelle 183 und ein Endabschnitt 126 der Antriebswelle 102. Auf diese Weise ist die Nockenwelle 181 um einen Wellenabstand 128 zur Nockenwelle 183 und zur Antriebswelle 102 versetzt.
3 zeigt auch einen Ventiltrieb 130, der eine Vielzahl von Nockenbuckeln 132 enthält. Der Ventiltrieb 130 kann für einen Motor mit zwei oben liegenden Nockenwellen konfiguriert sein. Es versteht sich aber, dass andere Konfigurationen möglich sind, ohne den Rahmen dieser Offenbarung zu verlassen.
Jeder Nockenbuckel kann mit der Nockenwelle 181 oder der Nockenwelle 183 verbunden sein. Zum Beispiel können die mit der Nockenwelle 181 verbundenen Nockenbuckel ein entsprechendes Einlassventil betätigen, und weiter können die mit der Nockenwelle 183 verbundenen Nockenbuckel ein entsprechendes Auslassventil betätigen. Wie gezeigt, können zwei mit der Nockenwelle 181 verbundene Einlass-Nockenbuckel und zwei mit der Nockenwelle 183 verbundene Auslass-Nockenbuckel mit jedem Zylinder 30 übereinstimmen.
Weiter kann eine Vielzahl von Wellenabdeckungen 134 auf beiden Seiten eines Satzes von Nockenbuckeln entsprechend einem Zylinder angeordnet sein. Anders gesagt, jede Wellenabdeckung kann auf beiden Seiten jedes Zylinders positioniert sein, wobei jede Zylinderseite zu der Wellenrichtung orthogonal ist. Es versteht sich, dass die Wellenabdeckungen ein Gehäuse senkrecht über dem Ventiltrieb 130 liefern können. Weiter versteht es sich, dass die Wellenabdeckungen an einem Motorblock und/oder Zylinderkopf befestigt sein können. Noch weiter versteht es sich, dass die Wellenabdeckungen 132 nicht mit einem dynamischen Bauteil verbunden sind. Zum Beispiel sind die Wellenabdeckungen 132 nicht mit der Nockenwelle 181 oder der Nockenwelle 183 verbunden.
Wie oben erwähnt, sind traditionelle Motorantriebssysteme direkt mit beiden Nockenwellen verbunden. Aufgrund von Größeneinschränkungen ist es nicht möglich, beide Nockenwellen mit dem Motorantriebssystem zu verbinden und die kompakte Anordnung der vorliegenden Offenbarung zu erzielen. Zum Beispiel, da die Nockenwellen-Kettenräder traditionell den doppelten Durchmesser der Kurbelwellen-Kettenräder haben, um eine korrekte Steuerung und Betätigung der Einlass- und Auslassventile mit dem Verbrennungszyklus zu gewährleisten, ist es nicht möglich, zwei Nockenwellen mit dem kompakten Zwischenraum der vorliegenden Offenbarung zu positionieren.
So haben die Erfinder erkannt, dass die Verbindung eines in Eingriff befindlichen Zahnradtriebs mit dem Motorantriebssystem derart, dass die Achsen der Nockenwellen waagrecht fluchten, es ermöglicht, dass eine Nockenwelle indirekt von dem Motorantriebssystem und eine andere Nockenwelle direkt von dem Motorantriebssystem angetrieben wird. Als solches kann aufgrund der resultierenden geometrischen Konfiguration ein kompakterer Ventiltrieb erzielt werden. So kann ein kompakterer Motor mit dem offenbarten Motorantriebssystem und der Konfiguration mit in Eingriff befindlichem Zahnrad erzielt werden.
Weiter kann durch Verringerung des Zwischenraums zwischen den Nockenwellen ein Ventilwinkel mit einer Zylinderkopföffnung verbessert werden. Wie hier erwähnt, ist der Ventilwinkel ein Kontaktwinkel zwischen dem Einlassventil und dem Kolben sowie dem Auslassventil und dem Kolben. Daher werden durch Verringerung des Zwischenraums zwischen den Nockenwellen die Einlass- und Auslassventile senkrechter bezüglich eines Zylinderkopfdecks positioniert als bei traditionellen Konfigurationen, wodurch der Kontaktwinkel verbessert wird. Da ein Zuständigkeitsbereich eines VCT-Stellantriebs durch den Ventilwinkel begrenzt wird, ist auch der Zuständigkeitsbereich verbessert. Anders gesagt, der Zuständigkeitsbereich des VCT-Stellantriebs kann vergrößert werden, ohne auf den Kolben angewiesen zu sein, um die Ventile zu kontaktieren, falls gewünscht.
Noch weiter ermöglicht diese Konfiguration verbesserte variable Nockensteuerungsmechanismen, da die Nockenwellen unabhängig durch verschiedene Systeme betätigt werden. Zum Beispiel kann die Auslassnockenwelle (z.B. Nockenwelle 183) direkt von einem VCT-Stellantrieb synchronisiert werden, während die Einlassnockenwelle (z.B. Nockenwelle 181) durch den in Eingriff befindlichen Zahnradtrieb synchronisiert werden kann.
Es versteht sich, dass das Motorantriebssystem 100 als Beispiel geliefert wird und daher nicht als einschränkend zu verstehen ist. Stattdessen wird das Motorantriebssystem 100 geliefert, um ein allgemeines Konzept zu veranschaulichen, da verschiedene geometrische Konfigurationen, um eine Nockenwelle mit einem in Eingriff befindlichen Zahnradtrieb zu verbinden, möglich sind. So versteht es sich, dass das in den 1–3 veranschaulichte Motorantriebssystem zusätzliche und/oder alternative Einrichtungen als die dargestellten haben kann, ohne den Rahmen dieser Offenbarung zu verlassen.
Zum Beispiel können in manchen Ausführungsformen die ersten und zweiten Zahnräder in Drehung über eine Kette, einen Riemen oder eine andere Verbindungsvorrichtung verbunden sein. So versteht es sich, dass die ersten und zweiten Räder keine Zähne enthalten können. In einem solchen Beispiel können die ersten und zweiten Räder eine glatte Fläche haben, die in einen Riemen eingreift, obwohl es klar ist, dass ein solcher Riemen ein weiterer Riemen zusätzlich zum Riemen 190 wäre. Als weiteres Beispiel können die ersten und zweiten Räder eine Rille haben, die in den Riemen eingreift.
Als weiteres Beispiel kann die Einlassnockenwelle direkt mit dem Motorantriebssystem verbunden sein, und die Auslassnockenwelle kann über den in Eingriff befindlichen Zahnradtrieb indirekt mit dem Motorantriebssystem verbunden sein. Es sind andere Konfigurationen möglich, ohne den Rahmen dieser Offenbarung zu verlassen.
Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen von beispielhafter Art sind, und dass diese speziellen Ausführungsformen nicht einschränkend zu verstehen sind, da viele Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die obige Technologie an V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, Vierzylinder-Boxer- und andere Motortypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthält alle neuen und nicht naheliegenden Kombinationen und Subkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und anderen Einrichtungen, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart werden.
Die folgenden Patentansprüche weisen insbesondere auf bestimmte Kombinationen und Subkombinationen hin, die als neu und nicht naheliegend angesehen werden. Diese Patentansprüche können sich auf “ein” Element oder “ein erstes” Element oder sein Äquivalent beziehen. Es versteht sich, dass solche Patentansprüche die Einfügung eines oder mehrerer solcher Elemente enthält und zwei oder mehr solche Elemente weder erfordert noch ausschließt. Andere Kombinationen oder Subkombinationen der offenbarten Einrichtungen, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch eine Nachbesserung der vorliegenden Patentansprüche oder durch die Vorlage neuer Patentansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Patentansprüche, ob sie nun breiter, enger, gleich oder unterschiedlich im Schutzumfang sind als die ursprünglichen Patentansprüche, werden auch als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten angesehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5351663 [0002]

Claims

System für einen Motor, das aufweist: ein Steuerungsband, das eine erste Nockenwelle, eine Antriebswelle und eine Kurbelwelle drehbar verbindet; und einen Zahnradtrieb, der ein erstes Zahnrad mit der Antriebswelle verbunden und ein zweites Zahnrad mit einer zweiten Nockenwelle verbunden enthält, wobei die zweite Nockenwelle zwischen der ersten Nockenwelle und der Antriebswelle positioniert und waagrecht mit der ersten Nockenwelle und mit der Antriebswelle koplanar ist.
System nach Anspruch 1, wobei die erste Nockenwelle eine Auslassnockenwelle und die zweite Nockenwelle eine Einlassnockenwelle ist.
System nach Anspruch 1, wobei der Zahnradtrieb ein in Eingriff befindlicher Zahnradtrieb ist, derart, dass das erste Zahnrad sich passend mit dem zweiten Zahnrad ineinanderfügt.
System nach Anspruch 1, wobei der Zahnradtrieb hinter einer Vielzahl von Kettenrädern positioniert ist, in die das Steuerungsband in einer Wellenrichtung eingreift.
System nach Anspruch 4, wobei das erste Zahnrad hinter einem Kettenrad positioniert ist, das mit der Antriebswelle in der Wellenrichtung verbunden ist.
System nach Anspruch 5, wobei das zweite Zahnrad hinter der Vielzahl von Kettenrädern in der Wellenrichtung und in gleichem Abstand zur Antriebswelle und zur ersten Nockenwelle in einer waagrechten Richtung positioniert ist.
System nach Anspruch 6, wobei ein Zwischenraum zwischen der ersten Nockenwelle und der zweiten Nockenwelle kleiner ist als ein Abstand zwischen der ersten Nockenwelle und der Antriebswelle in der waagrechten Richtung.
System nach Anspruch 7, wobei die zweite Nockenwelle zur ersten Nockenwelle in der Wellenrichtung versetzt ist.
System nach Anspruch 1, wobei die erste Nockenwelle und die zweite Nockenwelle eine Vielzahl von Nockenbuckeln enthalten, die für einen Motor mit zwei oben liegenden Nockenwellen konfiguriert sind.
System nach Anspruch 1, wobei das Steuerungsband weiter in eine oder mehrere der Gruppe eingreift, die aus einer Spannvorrichtung, einer Kettenführung, einer Spannrollenvorrichtung und einer Riemenscheibe besteht.
System nach Anspruch 1, wobei das Steuerungsband eine Drehung der ersten Nockenwelle, der Antriebswelle und der Kurbelwelle in einer ersten Richtung synchronisiert, und das erste Zahnrad sich so mit dem zweiten Zahnrad passend ineinanderfügt, dass das zweite Zahnrad angetrieben wird, um in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung zu drehen.
System für einen Motor, das aufweist: ein Motorantriebssystem, das ein Steuerungsband enthält, das eine erste Nockenwelle, eine Antriebswelle und eine Kurbelwelle in einer ersten Richtung drehend verbindet; ein Treibzahnrad, das drehend mit der Antriebswelle verbunden ist, und ein Triebzahnrad, das mit dem Treibzahnrad in Eingriff ist, um eine Drehung einer zweiten Nockenwelle in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung anzutreiben, wobei die erste und die zweite Nockenwelle und die Antriebswelle waagrecht koplanar sind.
System nach Anspruch 12, wobei das Treibzahnrad und das Triebzahnrad hinter dem Steuerungsband in einer Wellenrichtung positioniert sind.
System nach Anspruch 13, wobei das Triebzahnrad zwischen der ersten Nockenwelle und der Antriebswelle so positioniert ist, dass das Triebzahnrad einen gleichen Abstand zur ersten Nockenwelle und zur Antriebswelle in einer waagrechten Richtung hat.
System nach Anspruch 12, wobei die zweite Nockenwelle zur ersten Nockenwelle in einer Wellenrichtung versetzt ist.
System nach Anspruch 12, wobei ein Zwischenraum zwischen der ersten Nockenwelle und der zweiten Nockenwelle kleiner ist als ein Abstand zwischen der ersten Nockenwelle und der Antriebswelle in einer waagrechten Richtung.
System für einen Motor, das aufweist: eine erste Nockenwelle; eine Kurbelwelle; ein Steuerungsband, das die erste Nockenwelle und die Kurbelwelle direkt drehend verbindet; eine zweite Nockenwelle; und einen in Eingriff befindlichen Zahnradtrieb, der die zweite Nockenwelle indirekt drehend mit einem Kettenrad verbindet, das mit dem Steuerungsband in Eingriff ist, wobei die zweite Nockenwelle waagrecht koplanar mit der ersten Nockenwelle und zur ersten Nockenwelle in einer Wellenrichtung versetzt ist.
System nach Anspruch 17, wobei die erste Nockenwelle eine Auslassnockenwelle und die zweite Nockenwelle eine Einlassnockenwelle ist.
System nach Anspruch 17, wobei der in Eingriff befindliche Zahnradtrieb ein erstes Zahnrad enthält, das mit dem Kettenrad über eine Antriebswelle verbunden ist, wobei das erste Zahnrad mit einem zweiten Zahnrad in Eingriff ist, das mit der zweiten Nockenwelle verbunden ist.
System nach Anspruch 19, wobei ein Zwischenraum zwischen der ersten Nockenwelle und der zweiten Nockenwelle kleiner als ein Abstand zwischen der ersten Nockenwelle und der Antriebswelle in einer waagrechten Richtung ist.