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Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Kraftwagen, mit mehreren solchen Verbrennungskraftmaschinen.
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Der
DE 10 2016 217 051 A1 ist ein Nockenwellenversteller als bekannt zu entnehmen, mit einem Stellgetriebe, welches ein Antriebsrad, ein zur Verbindung mit einer Nockenwelle vorgesehenes Abtriebselement sowie ein Verstellelement aufweist. Dabei ist das Antriebsrad direkt auf der Nockenwelle gelagert. Des Weiteren offenbart die
DE 10 2015 200 139 A1 einen hydraulischen Nockenwellenversteller. Aus der
EP 1 718 846 B1 ist ein elektrischer Nockenwellenversteller bekannt. Des Weiteren offenbart die
EP 1 596 040 B1 einen Nockenwellenversteller zur Verstellung und Fixierung einer Phasenlage einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine gegenüber einer Phasenlage von einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, sodass ein besonders geringer Bauraumbedarf der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine auch als Brennkraftmaschine, Verbrennungsmotor oder Motor bezeichnete und vorzugsweise als Hubkolbenmotor ausgebildete Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen vorzugsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagen. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die Verbrennungskraftmaschine aufweist und mittels der Verbrennungskraftmaschine antreibbar ist. Die Verbrennungskraftmaschine weist eine vorzugsweise als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle auf, über welche die Verbrennungskraftmaschine Antriebsdrehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen kann. Die Verbrennungskraftmaschine weist außerdem eine erste Nockenwelle auf, welche um eine erste Nockenwellendrehachse relativ zu einem Gehäuseelement der Verbrennungskraftmaschine drehbar ist. Insbesondere ist die erste Nockenwelle um die erste Nockenwellendrehachse relativ zu dem Gehäuseelement drehbar an dem Gehäuseelement gelagert. Beispielsweise handelt es sich bei dem Gehäuseelement um einen Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine. Die Abtriebswelle ist beispielsweise um eine Abtriebswellendrehachse relativ zu dem Gehäuseelement und insbesondere relativ zu einem beispielsweise als Zylindergehäuse, insbesondere als Zylinderkurbelgehäuse ausgebildeten Motorblock der Verbrennungskraftmaschine drehbar, wobei vorzugsweise die Abtriebswellendrehachse parallel zur ersten Nockenwellendrehachse verläuft und von der ersten Nockenwellendrehachse beabstandet ist. Beispielsweise ist das Gehäuseelement separat von dem Motorblock ausgebildet und mit dem Motorblock verbunden. Insbesondere ist die Abtriebswelle um die Abtriebswellendrehachse relativ zu dem Motorblock drehbar an dem Motorblock gelagert. Mittels der ersten Nockenwelle können erste Gaswechselventile der Verbrennungskraftmaschine betätigt, insbesondere geöffnet, werden. Hierzu weist beispielsweise die erste Nockenwelle ersten Nocken auf, mittels welchen die ersten Gaswechselventile betätigbar, insbesondere zu öffnen, sind.
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Die Verbrennungskraftmaschine weist eine zusätzlich zu der ersten Nockenwelle vorgesehene, zweite Nockenwelle auf, welche um eine zweite Nockenwellendrehachse relativ zu dem Gehäuseelement drehbar ist. Die zweite Nockenwellendrehachse verläuft parallel zur ersten Nockenwellendrehachse und ist von der ersten Nockenwellendrehachse beabstandet. Vorzugsweise verläuft die Abtriebswellendrehachse parallel zur zweiten Nockenwellendrehachse, wobei vorzugsweise die Abtriebswellendrehachse von der zweiten Nockenwellendrehachse beabstandet ist. Insbesondere ist die zweite Nockenwelle um die zweite Nockenwellendrehachse drehbar an dem Gehäuseelement gelagert. Mittels der zweiten Nockenwelle können insbesondere zusätzlich zu den ersten Gaswechselventilen vorgesehene, zweite Gaswechselventile der Verbrennungskraftmaschine betätigt, insbesondere geöffnet, werden. Hierzu weist beispielsweise die zweite Nockenwelle zweite Nocken auf, mittels welchen die zweiten Gaswechselventile betätigbar, insbesondere zu öffnen sind.
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Die Verbrennungskraftmaschine weist auch einen Steuertrieb auf, welcher ein Zugmittel aufweist. Somit ist der Steuertrieb ein Zugmitteltrieb. Das Zugmittel wird auch als erstes Zugmittel bezeichnet. Das Zugmittel verläuft in einer Zugmittelebene, welche auch als erste Zugmittelebene bezeichnet wird. Über das Zugmittel ist die erste Nockenwelle von der Abtriebswelle antreibbar. Wird somit beispielsweise die Abtriebswelle um die Abtriebswellendrehachse relativ zu dem Motorblock gedreht, so wird hierdurch das erste Zugmittel von der Abtriebswelle angetrieben, wodurch über das erste Zugmittel die erste Nockenwelle von der Abtriebswelle angetrieben und somit um die erste Nockenwellendrehachse relativ zu dem Gehäuseelement gedreht wird. Mit anderen Worten wird hierdurch die erste Nockenwelle von dem ersten Zugmittel angetrieben und somit um die erste Nockenwellendrehachse relativ zu dem Gehäuseelement gedreht. Durch Drehen der ersten Nockenwelle sind die ersten Gaswechselventile betätigbar.
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Die Verbrennungskraftmaschine weist einen der ersten Nockenwelle zugeordneten, ersten Phasensteller auf, welcher auch als erster Phasenversteller, erster Nockenwellensteller oder erster Nockenwellenversteller bezeichnet wird. Mittels des ersten Nockenwellenstellers kann eine auch als erste Phase bezeichnete Phase der ersten Nockenwelle relativ zu der Abtriebswelle verstellt, das heißt verändert beziehungsweise variiert werden. Mit anderen Worte kann mittels des ersten Phasenstellers insbesondere um die erste Nockenwellendrehachse betrachtet eine relativ zu der Abtriebswelle erfolgende Drehung der ersten Nockenwelle bewirkt werden. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt kann beispielsweise mittels des ersten Phasenstellers die erste Nockenwelle um die erste Nockenwellendrehachse betrachtet relativ zu der Abtriebswelle verdreht werden.
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Die Verbrennungskraftmaschine weist einen zweiten Phasensteller auf, welcher der zweiten Nockenwelle zugeordnet ist und auch als zweiter Phasenversteller, zweiter Nockenwellensteller oder zweiter Nockenwellenversteller bezeichnet wird. Mittels des zweiten Phasenstellers kann eine auch als zweite Phase bezeichnete Phase der zweiten Nockenwelle relativ zu der Abtriebswelle verstellt, das heißt verändert beziehungsweise variiert werden. Durch Verändern der ersten Phase können Steuerzeiten der ersten Gaswechselventile verstellt, das heißt variiert werden. Durch Verstellen der zweiten Phase können Steuerzeiten der zweiten Gaswechselventile verstellt, das heißt variiert werden. Somit weist die Verbrennungskraftmaschine einen variablen Ventiltrieb auf, welcher zumindest die Nockenwellen und die Phasensteller umfasst.
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Um nun einen besonders geringen Bauraumbedarf, mithin eine besonders kompakte Bauweise der Verbrennungskraftmaschine insbesondere entlang einer senkrecht zu den Nockenwellendrehachsen verlaufenden und die Nockenwellendrehachsen schneidenden, geraden Erstreckungsrichtung betrachtet, schaffen zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Verbrennungskraftmaschine ein insbesondere zusätzlich zu dem ersten Zugmittel vorgesehenes, zweites Zugmittel aufweist, welches in einer von der ersten Zugmittelebene beabstandeten, zweiten Zugmittelebene verläuft. Vorzugsweise verlaufen die Zugmittelebenen parallel zueinander. Vorzugsweise verläuft die erste Zugmittelebene senkrecht zur jeweiligen Nockenwellendrehachse, und vorzugsweise verläuft die zweite Zugmittelebene senkrecht zur jeweiligen Nockenwellendrehachse. Über das zweite Zugmittel ist die zweite Nockenwelle von der ersten Nockenwelle antreibbar und dadurch um die zweite Nockenwellendrehachse relativ zu dem Gehäuseelement drehbar. Vorzugsweise ist das erste Zugmittel und/oder das zweite Zugmittel ein Riemen, insbesondere ein Zahnriemen. Ganz vorzugsweise jedoch ist das erste Zugmittel und/oder das zweite Zugmittel eine Kette, welche auch als Steuerkette bezeichnet wird.
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Wird die erste Nockenwelle angetrieben und somit um die erste Nockenwellendrehachse relativ zu dem Gehäuseelement gedreht, so wird hierdurch das zweite Zugmittel von der ersten Nockenwelle angetrieben. Hierdurch wird die zweite Nockenwelle von dem zweiten Zugmittel angetrieben, sodass die zweite Nockenwelle über das zweite Zugmittel von der ersten Nockenwelle angetrieben wird, wodurch die zweite Nockenwelle um die zweite Nockenwellendrehachse relativ zu dem Gehäuseelement gedreht wird. Durch Drehen der zweiten Nockenwelle können die zweiten Gaswechselventile betätigt werden.
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Dadurch, dass die zweite Nockenwelle über das zweite Zugmittel von der ersten Nockenwelle antreibbar ist, kann vermieden werden, dass das in der ersten Zugmittelebene verlaufende, erste Zugmittel in der ersten Zugmittelebene die zweite Nockenwelle umschlingt beziehungsweise antreibt oder antreiben muss, sodass auf ein in der ersten Zugmittelebene angeordnetes Zugmittelrad, welches von dem ersten Zugmittel antreibbar ist, sodass die zweite Nockenwelle über das Zugmittelrad von dem ersten Zugmittel antreibbar ist, verzichtet werden kann. In der Folge können die Nockenwellen entlang der genannten Erstreckungsrichtung betrachtet besonders nahe beieinander angeordnet werden, sodass eine besonders kompakte Bauweise der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden kann.
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Um eine besonders kompakte Bauweise der Verbrennungskraftmaschine realisieren zu können, ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die erste Zugmittelebene in axialer Richtung der jeweiligen Nockenwelle zwischen der zweiten Zugmittelebene und den jeweiligen Nocken der jeweiligen Nockenwelle angeordnet ist.
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Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der erste Phasensteller ein drehfest mit der ersten Nockenwelle verbundenes, erstes Abtriebselement, insbesondere erstes Abtriebsrad, und ein erstes Antriebsrad aufweist. Das erste Antriebsrad ist zum Verstellen der ersten Phase um die erste Nockenwellendrehachse relativ zu dem ersten Abtriebselement und insbesondere auch relativ zu der ersten Nockenwelle drehbar. Das erste Antriebsrad ist insbesondere in um die erste Nockenwellendrehachse verlaufender Umfangsrichtung der ersten Nockenwelle von dem ersten Zugmittel umschlungen und dadurch von dem ersten Zugmittel antreibbar und dadurch um die erste Nockenwellendrehachse relativ zu dem Gehäuseelement drehbar. Durch um die erste Nockenwellendrehachse relativ zu dem Gehäuse damit erfolgendes Drehen des ersten Antriebsrads kann das erste Abtriebselement von dem ersten Antriebsrad angetrieben und insbesondere dadurch, dass das erste Abtriebselement drehfest mit der ersten Nockenwelle verbunden ist, zusammen mit der ersten Nockenwelle um die erste Nockenwellendrehachse relativ zu dem Gehäuseelement gedreht werden, sodass das erste Abtriebselement und somit die Nockenwelle von dem ersten Antriebsrad antreibbar und somit um die erste Nockenwellendrehachse relativ zu dem Gehäuseelement drehbar sind.
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Das erste Antriebsrad ist auch zumindest teilweise von dem zweiten Zugmittel umschlungen, wodurch das zweite Zugmittel von dem ersten Antriebsrad antreibbar ist, insbesondere durch Antreiben des ersten Antriebsrads, das heißt durch um die erste Nockenwellendrehachse und relativ zu dem Gehäuse ein erfolgendes Drehen des ersten Antriebsrads. Beispielsweise ist das erste Antriebsrad in der ersten Zugmittelebene zumindest teilweise von dem ersten Zugmittel umschlungen. Beispielsweise ist das erste Antriebsrad der zweiten Zugmittelebene zumindest teilweise von dem zweiten Zugmittel umschlungen. Insbesondere ist das erste Antriebsrad in um die erste Nockenwellendrehachse verlaufender Umfangsrichtung der ersten Nockenwelle zumindest teilweise von dem zweiten Zugmittel umschlungen.
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Der zweite Phasensteller weist ein drehfest mit der zweiten Nockenwelle verbundenes, zweites Abtriebselement, insbesondere zweites Abtriebsrad, auf. Des Weiteren weist der zweite Phasensteller ein zweites Antriebsrad auf, welches zum Verstellend er zweiten Phase um die zweite Nockenwellendrehachse relativ zu dem zweiten Abtriebselement und vorzugsweise auch relativ zu der zweiten Nockenwelle drehbar ist. Das zweite Antriebsrad ist insbesondere in um die zweite Nockenwellendrehachse verlaufender Umfangsrichtung der zweiten Nockenwelle zumindest teilweise von dem zweiten Zugmittel umschlungen und dadurch von dem zweiten Zugmittel antreibbar und dadurch um die zweite Nockenwellendrehachse relativ zu dem Gehäuseelement drehbar. Wir die Abtriebswelle gedreht, so kann hierdurch das erste Zugmittel angetrieben werden, welches in der Folge das erste Antriebsrad antreiben und somit um die erste Nockenwellendrehachse relativ zu dem Gehäuseelement drehen kann. Wie beschreiben kann hierdurch die erste Nockenwelle von dem ersten Antriebsrad angetrieben und somit um die erste Nockenwellendrehachse relativ zu dem Gehäuseelement gedreht werden. Durch um die erste Nockenwellendrehachse und relativ zu dem Gehäuseelement erfolgendes Drehen des ersten Antriebsrads kann von dem ersten Antriebsrad das zweite Zugmittel angetrieben werden, welches in der Folge das zweite Antriebsrad antreiben und somit um die zweite Nockenwellendrehachse relativ zu dem Gehäuseelement drehen kann. Hierdurch kann das zweite Antriebsrad das zweite Abtriebselement und insbesondere dadurch, dass das zweite Abtriebselement drehfest mit der zweiten Nockenwelle verbunden ist, die zweite Nockenwelle antreiben und somit das zweite Abtriebselement und mit diesem die zweite Nockenwelle um die zweite Nockenwellendrehachse relativ zu dem Gehäuseelement drehen. Hierdurch kann ein besonders bauraumgünstiger Aufbau der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden.
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Um übermäßige Belastungen der Verbrennungskraftmaschine vermeiden und somit eine besonders bauraum- und gewichtsgünstige Bauweise der Verbrennungskraftmaschine realisieren zu können, ist es in weitere Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass wenigstens eines der Antriebsräder mittels einer ersten Lagerung in einem ersten Lagerungsbereich, insbesondere direkt, auf der Nockenwelle, welcher das wenigstens eine Antriebsrad aufweisende Phasensteller zugeordnet ist, gelagert ist. Die Nockenwelle, der der das wenigstens eine Antriebsrad aufweisende Phasensteller zugeordnet ist, wird im Folgenden auch als wenigstens eine Nockenwelle bezeichnet. Mit anderen Worten ist es somit vorzugsweise vorgesehen dass das wenigstens eine Antriebsrad mittels der ersten Lagerung und dem ersten Lagerungsbereich, insbesondere unmittelbar auf der wenigstens einen Nockenwelle gelagert und somit, insbesondere direkt beziehungsweise unmittelbar, an beziehungsweise auf der wenigstens einen Nockenwelle abgestützt ist.
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Das wenigstens eine Antriebsrad kann wahlweise das erste Antriebsrad oder das zweite Antriebsrad sein, sodass die vorherigen und folgenden Ausführungen zu dem wenigstens einen Antriebsrad sowohl auf das erste Antriebsrad als auch auf das zweite Antriebsrad übertragen werden können. Somit kann die wenigstens eine Nockenwelle wahlweise die erste Nockenwelle oder die zweite Nockenwelle sein, sodass die vorherigen und folgenden Ausführungen zu der wenigstens einen Nockenwelle sowohl auf die erste Nockenwelle als auch auf die zweite Nockenwelle übertragen werden können. Außerdem wird im Folgenden der das wenigstens eine Antriebsrad aufweisende Phasensteller auch als wenigstens ein Phasensteller, mithin als der wenigstens eine Phasensteller bezeichnet. Der wenigstens eine Phasensteller kann wahlweise der erste Phasensteller der zweite Phasensteller sein, sodass die vorherigen und folgenden Ausführungen zu dem wenigstens Phasensteller sowohl auf den ersten Phasensteller als auch den zweiten Phasensteller übertragen werden können.
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Um übermäßige Belastungen der Verbrennungskraftmaschine vermeiden und somit eine besonders kompakte Bauweise der Verbrennungskraftmaschine realisieren zu können ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das wenigstens eine Antriebsrad mittels einer in axialer Richtung der wenigstens einen Nockenwelle von der ersten Lagerung beabstandeten, zweiten Lagerung in einem in axialer Richtung der wenigstens einen Nockenwelle von dem ersten Lagerbereich beabstandeten, zweiten Lagerbereich, insbesondere direkt beziehungsweise unmittelbar, auf der wenigstens einen Nockenwelle gelagert, und somit, insbesondere direkt beziehungsweise unmittelbar auf beziehungsweise an der wenigstens einen Nockenwelle abgestützt ist. Hierdurch können übermäßige Belastungen der Verbrennungskraftmaschine vermieden werden, sodass zumindest Bauteile der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere des Ventiltriebs, filigran, das heißt gewichts- und bauraumgünstig ausgeführt werden können. Somit kann der Bauraumbedarf der Verbrennungskraftmaschine in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden. Insbesondere kann eine sehr kompakte Anordnung der Nockenwellen, insbesondere an und ganz insbesondere in dem Gehäuseelement realisiert werden.
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Die zweite Lagerung ist eine zusätzlich zur ersten Lagerung vorgesehen und somit zusätzlich abstützende Lagerung für das auch als kettenseitiger Teil oder kettenfester Teil bezeichnete, wenigstens eine Antriebsrad des das wenigstens eine Antriebsrad aufweisenden Phasenstellers. Insbesondere ist die erste Lagerung und/oder die zweite Lagerung eine Radiallagerung, sodass vorzugsweise das wenigstens eine Antriebsrad mittels der ersten Lagerung und/oder mittels der zweiten Lagerung in radialer Richtung der wenigstens einen Nockenwelle auf der Nockenwelle, insbesondere direkt, gelagert ist. Die zusätzlich zu der ersten Lagerung vorgesehen, zweite Lagerung kann die erste Lagerung unterstützen beziehungsweise umgekehrt, wodurch beispielsweise der erste Lagerungsbereich vor übermäßigen Belastungen, insbesondere vor übermäßigen, beispielsweise aus Kräften des Zugmittels resultierenden Drehmomenten, gestützt werden kann. Mit anderen Worten kann der erste Lagerungsbereich von Belastungen, insbesondere von beispielsweise aus Kräften des Zugmittels resultierenden Drehmomenten, entlastet werden, insbesondere im Vergleich zu einer Ausführungsform, bei welcher die zweite Lagerung und der zweite Lagerungsbereich nicht vorgesehen sondern lediglich der erste Lagerungsbereich und die erste Lagerung vorgesehen sind. Insbesondere kann der erste Lagerungsbereich von Drehmomenten aufgrund von Kräften des zweiten, die Nockenwellen verbindenden Zugmittels entlastet werden. In der Folge können beispielsweise Bauteile wie beispielsweise Bauteile der Phasensteller und/oder des Ventiltriebs, filigran und somit gewichts- und bauraumgünstig ausgestaltet werden.
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Um übermäßige Belastungen besonders vorteilhaft vermeiden und somit eine besonders kompakte Bauweise der Verbrennungskraftmaschine realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das wenigstens eine Antriebsrad das zweite Antriebsrad ist, wobei der zweite Lagerungsbereich in der ersten Zugmittelebene angeordnet ist.
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Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das wenigstens eine Antriebsrad das zweite Antriebsrad ist, wobei der erste Lagerungsbereich in axialer Richtung der zweiten Nockenwelle zwischen dem zweiten Lagerungsbereich und der zweiten Zugmittelebene angeordnet ist. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Abstützung von Kräften und/oder Drehmomenten realisiert werden, wodurch eine gewichts- und bauraumgünstige Ausgestaltung der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere Bauteile der Verbrennungskraftmaschine, darstellbar ist.
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Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der erste Lagerungebereich in axialer Richtung der zweiten Nockenwelle zwischen der erste Zugmittelebene und der zweiten Zugmittelebene angeordnet ist. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Abschließung von Kräften und/oder Drehmomenten realisiert werden, sodass der Bauraumbedarf besonders gering gehalten werden kann.
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Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das wenigstens eine Antriebsrad das erste Antriebsrad ist, wobei der zweite Lagerungsbereich in axialer Richtung der ersten Nockenwelle zwischen der ersten Zugmittelebene und der zweiten Zugmittelebene angeordnet ist. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Drehmomenten- und/oder Kräfteabstützung dargestellt werden, sodass das Gewicht und der Bauraumbedarf der Verbrennungskraftmaschine in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden können.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein vorzugsweiser als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug, welches eine Verbrennungskraftmaschine gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekt der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltung des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigt:
- 1 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Seitenansicht einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug;
- 2 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht eines Ventiltriebs der Verbrennungskraftmaschine; und
- 3 ausschnittsweise eine schematische Draufsicht des Ventiltriebs.
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen und geschnittenen Seitenansicht eine auch als Verbrennungsmotor, Brennkraftmaschine oder Motor bezeichneten und beispielsweise als Hubkolbenmotor ausgebildete Verbrennungskraftmaschine 1 für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein vorzugsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagen. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug mittels der Verbrennungskraftmaschine 1 angetrieben werden kann. Die Verbrennungskraftmaschine 1 weist ein Gehäuseelement 2 auf, welches bei dem in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel als ein Zylinderkopf ausgebildet ist. De Verbrennungskraftmaschine 1 weist außerdem einen Motorblock 3 auf, welcher vorzugsweise ein Zylindergehäuse, insbesondere ein Zylinderkurbelgehäuse, ist. Das Gehäuseelement 2 und der Motorblock 3 sind separat voneinander ausgebildete und miteinander verbundene, insbesondere miteinander verschraubte, Gehäuseelemente der Verbrennungskraftmaschine 1. Aus 1 ist erkennbar, dass der Motorblock 3 wenigstens einen Zylinder 4 aufweist, durch welchen ein Brennraum 5 der Verbrennungskraftmaschine 1 teilweise begrenzt. Während eines befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 1 laufen in dem Brennraum 5 Verbrennungsvorgänge ab. In dem Zylinder 4 ist ein Kolben 6 translatorisch bewegbar aufgenommen. Der Kolben 6 der Verbrennungskraftmaschine 1 begrenzt den Brennraum 5 teilweise.
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Die Verbrennungskraftmaschine 1 weist außerdem eine vorliegend als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle 7 auf, welche um eine Abtriebswellendrehachse 12 relativ zum dem Motorblock 3 und somit auch relativ zu dem Gehäuseelement 2 drehbar an dem Motorblock 3 gelagert ist. Über die Abtriebswelle 7 kann die Verbrennungskraftmaschine 1 Antriebsdrehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen. Der translatorisch bewegbar in dem Zylinder 4 aufgenommene Kolben 6 ist über ein Pleuel 8 gelenkig mit der Abtriebswelle 7 verbunden, wodurch die translatorisch Bewegungen des Kobens 6 in eine rotatorische Bewegung der der Abtriebswelle 7 umgewandelt werden können. Der Brennraum 5 ist auch teilweise durch ein Brennraumdach 9 begrenzt, welches durch das Gehäuseelement 2 (Zylinderkopf) gebildet ist.
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Wie in Zusammenschau mit 2 erkennbar ist, weist die Verbrennungskraftmaschine 1 eine erste Nockenwelle 10 auf, welche um eine erste Nockenwellendrehachse 11 relativ zu dem Gehäuseelement 2 drehbar ist. Mittels der ersten Nockenwelle 10 können erste Gaswechselventile betätigt, insbesondere geöffnet, werden. Hierfür weist die erste Nockenwelle 10 erste Nocken 15 auf. Die Verbrennungskraftmaschine 1 weist außerdem eine zweite Nockenwelle 13 auf, welche in einer zweiten Nockenwellendrehachse 14 relativ zu dem Gehäuseelement 2 drehbar ist. Mittels der Nockenwelle 13 können zweite Gaswechselventile der Verbrennungskraftmaschine 1 betätigt, insbesondere geöffnet, werden. Hierfür weist die Nockenwelle 13 zweite Nocken 16 auf. Die Nockenwellendrehachsen 11 und 14 verlaufen parallel zueinander und jeweils parallel zur Abtriebswellendrehachse 12, wobei die Nockenwellendrehachsen 11 und 14 voneinander beabstandet sind. Außerdem ist die Abtriebswellendrehachse 12 sowohl von der Nockenwellendrehachse 11 als auch von der Nockenwellendrehachse 14 beabstandet. Insbesondere verlaufen die Nockenwellendrehachsen 11 und 14 in einer Nockenwellendrehachsenebene, welche parallel zur Abtriebswellendrehachse 12 verläuft. Die Nockenwellen 10 und 13 sind entlang einer in der Nockenwellendrehachsenebene verlaufenden, senkrecht zu den Nockenwellendrehachsen 11 und 14 verlaufenden und die Nockenwellendrehachse 11 und 14 schneidenden, geraden Erstreckungsrichtung nebeneinander angeordnet. Beispielsweise sind die ersten Gaswechselventile Einlassventile, sodass beispielsweise die Nockenwelle 10 eine sogenannte Einlassnockenwelle ist. Ferner ist denkbar, dass die zweiten Gaswechselventile Auslassventile sind, sodass beispielsweise die zweiten Nockenwelle 13 eine sogenannte Auslassnockenwelle ist. Entsprechend Umgekehrtes ist selbstverständlich möglich. Die Verbrennungskraftmaschine 1 weist eine in 2 und 3 ausschnittsweise erkennbaren Steuertrieb 17 auf, welcher ein erstes Zugmittel 18 aufweist. Bei dem in Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel ist das erste Zugmittel 18 eine erste Kette, welche auch als erste Steuerkette bezeichnet wird. Das erste Zugmittel 18 verläuft in einer ersten Zugmittelebene, welche senkrecht zu den Nockenwellendrehachsen 11 und 14 und somit auch senkrecht zur Abtriebswellendrehachse 12 verläuft. Über das erste Zugmittel 18 ist die ersten Nockenwelle 10 von der Abtriebswelle 7 antreibbar und dadurch um die erste Nockenwellendrehachse 11 relativ zum Gehäuseelement 2 drehbar.
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Die Verbrennungskraftmaschine 1 weist einen der ersten Nockenwelle 10 zugeordneten, ersten Phasensteller 19 auf, mittels welchem eine erste Phase der ersten Nockenwelle relativ zu der Abtriebswelle 7 verstellbar ist. Die Verbrennungskraftmaschine 1 weist außerdem einen der zweiten Nockenwelle 13 zugeordneten, zweiten Phasensteller 20 auf, mittels welchem eine zweite Phase der zweiten Nockenwelle 13 relativ zu der Abtriebswelle 7 verstellbar.
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Um insbesondere entlang der Erstreckungsrichtung betrachtet einen besonders geringen Bauraumbedarf, mithin eine besonders kompakte Bauweise der Verbrennungskraftmaschine 1 realisieren zu können, weist die Verbrennungskraftmaschine 1 ein zusätzlich zu dem ersten Zugmittel 18 vorgesehenes, zweites Zugmittel 21 auf, welches bei dem in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel als zusätzlich der ersten Kette vorgesehene, zweite Kette ausgebildet ist. Die zweite Kette wird auch als zweite Steuerkette bezeichnet. Das zweite Zugmittel 21 verläuft in einer zweiten Zugmittelebene, welche senkrecht zu den Nockenwellendrehachsen 11 und 14 und somit senkrecht zur Abtriebswellendrehachse 12 verläuft. Die Zugmittelebenen verlaufen parallel zueinander und sind in axialer Richtung der jeweiligen Nockenwelle 10, 13, das heißt entlang der jeweiligen Nockenwellendrehachse 11, 14 betrachtet voneinander beabstandet. Bei dem in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel schließen sich beide Zugmittelebenen in axialer Richtung der jeweiligen Nockenwelle 10, 13 betrachtet an die, insbesondere alle, Nocken 15 Nockenwelle und 10 sowie an die, insbesondere alle, Nocken 16 Nockenwelle und 13 an. Die, insbesondere alle, Nocken 15 und Nockenwelle 10 sind in einem ersten Nockenbereich der Nockenwelle 10 angeordnet, und die, insbesondere alle, Nocken 16 und Nockenwelle 13 sind in einem zweiten Nockenbereich der Nockenwelle 13 angeordnet. Dabei ist die erste Zugmittelebene in axialer Richtung der jeweiligen Nockenwelle 10, 13 zwischen dem ersten Nockenbereich und der zweiten Zugmittelebene sowie zwischen dem zweiten Nockenbereich und der zweiten Zugmittelebene. Die Nockenwelle 13 ist in der ersten Zugmittelebene nicht von dem Zugmittel 18 umschlungen.
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Der erste Phasensteller 19 weist ein in den Fig. nicht erkennbares, drehfest mit der Nockenwelle 10 verbundenes, erstes Abtriebselement auf. Des Weiteren weist der erste Phasensteller 19 ein erstes Antriebsrad 22 auf, welches zum Verstellen der ersten Phase um die erste Nockenwellendrehachse 11 relativ zu dem ersten Abtriebselement und somit insbesondere auch relativ zu der Nockenwelle 10 verdrehbar ist. Das erste Antriebsrad 22 ist in einem ersten Umschlingungsbereich 23 und in der ersten Zugmittelebene zumindest teilweise von dem ersten Zugmittel 18 umschlungen und dadurch von dem ersten Zugmittel 18 antreibbar und dadurch um die ersten Nockenwellendrehachse 11 relativ zu dem Gehäuseelement 2 drehbar. Dabei ist der erste Umschlingungsbereich 23 in der ersten Umschlingungsebene angeordnet. Durch um die Nockenwellendrehachse 11 relativ zu dem Gehäuseelement 2 erfolgendes Drehen des Antriebsrads 22 können das erste Antriebselement und mit diesem die Nockenwelle 10 angetrieben und dadurch um die Nockenwellendrehachse relativ zu dem Gehäuseelement 2 gedreht werden.
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Das erste Antriebsrad 22 ist in einem zweiten Umschlingungsbereich 24 und in der zweiten Umschlingungsebene zumindest teilweise von dem zweiten Zugmittel 21 umschlungen, wodurch das zweite Zugmittel 21 von dem ersten Antriebsrad 22 antreibbar ist. Es ist denkbar, dass der erste Umschlingungsbereich 23 durch ein erstes Radteil und der zweite Umschlingungsbereich 24 durch ein zweites Radteil des Antriebsrads 22 gebildet ist. Beispielsweise sind die Radteile einstückig miteinander ausgebildet, mithin aus einem einzigen Stück gebildet und somit als ein Monoblock ausgebildet oder durch einen Monoblock gebildet. Ferner ist es denkbar, dass die Radteile separat voneinander ausgebildete und insbesondere drehfest miteinander verbundene Bauelemente sind. Der zweite Umschlingungsbereich 24 ist in der zweiten Umschlingungsebene angeordnet. Wird das Antriebsrad 22 um die Nockenwellendrehachse 11 relativ zu dem Gehäuseelement 2 gedreht, so treibt das Antriebsrad 22 das zweite Zugmittel 21 an.
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Der zweite Phasensteller 20 weist ein drehfest mit der zweiten Nockenwelle 13 verbundenes, zweites Abtriebselement auf, welches in den Figuren nicht erkennbar ist. Um die erste Phase zu verstellen, kann das Antriebsrad 22 um die Nockenwellendrehachse 11 relativ zu der Nockenwelle 10 beziehungsweise relativ zu dem ersten Abtriebselement verdreht werden. Dementsprechend weist der zweite Phasensteller 20 ein zweites Antriebsrad 25 auf, welches zum Verstellen der zweiten Phase um die zweiten Nockenwellendrehachse 14 relativ zu dem zweiten Abtriebselement und auch relativ zu der Nockenwelle 10 verdrehbar ist. Das zweite Antriebsrad 25 ist von in einem dritten Umschlingungsbereich 26 und in der zweiten Zugmittelebene von dem zweiten Zugmittel 21 zumindest teilweise umschlungen und dadurch insbesondere durch Antreiben des zweiten Zugmittels 21 von dem zweiten Zugmittel 21 antreibbar und dadurch um die zweite Nockenwellendrehachse 14 relativ zu dem Gehäuseelement 2 drehbar. Durch Drehen des zweiten Antriebsrads 25 ist das zweite Abtriebselement antreibbar und dadurch um die zweite Nockenwellendrehachse 14 relativ zu dem Gehäuseelement 2 drehbar, wodurch die zweite Nockenwelle 13 antreibbar und somit um die zweite Nockenwellendrehachse 14 relativ zu dem Gehäuseelement 2 drehbar ist. Da die Umschlingungsbereiche 24 und 26 in der zweiten Zugmittelebene angeordnet sind, sind die Umschlingungsbereiche 24 und 26 in axialer Richtung der jeweiligen Nockenwelle 10, 13 auf der gleichen Höhe angeordnet. Beispielsweise ist der jeweiligen Phasensteller 19, 20 als hydraulischer Phasenversteller ausgebildet, sodass beispielsweise die jeweilige Phase hydraulisch verstellbar ist. In 3 ist die zweite Nockenwelle 13 gepunktet dargestellt.
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In 3 ist am Beispiel des Antriebsrads 25 erkennbar, dass das zweite Antriebsrad 25 mittels einer ersten Lagerung 27 in einem in 3 gestrichelt dargestellten, ersten Lagerungsbereich 28, insbesondere direkt sowie vorzugsweise radial, auf der Nockenwelle 13 gelagert ist. Darüber hinaus ist das zweite Antriebsrad 25 mittels einer insbesondere zusätzlich zu der Lagerung 27 vorgesehenen, zweiten Lagerung 29 in einem insbesondere zusätzlich zu dem ersten Lagerungsbereich 28 vorgesehenen, zweiten Lagerungsbereich 30, insbesondere direkt und vorzugsweise radial, auf der Nockenwelle 13 gelagert. Dabei ist der in 3 mit durchgezogenen Linien dargestellte, zweite Lagerungsbereich 30 in axialer Richtung der Nockenwelle 13 von dem ersten Lagerungsbereich 28 beabstandet, wobei die zweite Lagerung 29 in axialer Richtung der Nockenwelle 13 von der ersten Lagerung 27 beabstandet ist. Es ist erkennbar, dass der zweite Lagerungsbereich 30 in der ersten Zugmittelebene angeordnet ist, sodass der Lagerungsbereich 30 und der erste Umschlingungsbereich 24 in axialer Richtung der jeweiligen Nockenwelle 10, 13 auf der gleichen Höhe angeordnet sind. Der erste Lagerungsbereich 28 ist in axialer Richtung der Nockenwelle 13 zwischen dem zweiten Lagerungsbereich 30 und der ersten Zugmittelebene angeordnet.
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Beispielsweise ist es vorgesehen, dass das erste Antriebsrad 22 mittels einer dritten Lagerung 31 in einem dritten Lagerungsbereich 32, insbesondere direkt und vorzugsweise radial, auf der ersten Nockenwelle 10 gelagert ist. Es ist erkennbar, dass der Lagerungsbereich 32 in axialer Richtung der Nockenwelle 10 zwischen den Zugmittelebenen angeordnet ist. Insbesondere sind die Lagerungsbereich 28 und 32 in axialer Richtung der jeweiligen Nockenwelle 10, 13 beispielsweise auf der gleichen Höhe angeordnet. Ferner ist es denkbar, dass das Antriebsrad 22 mittels einer vierten Lagerung 33 in einem vierten Lagerungsbereich 34, insbesondere direkt sowie vorzugsweise radial, auf der Nockenwelle 10 gelagert ist. Insbesondere sind die Lagerungsbereiche 32 und 34 in axialer Richtung der Nockenwelle 10 voneinander beabstandet. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Lagerungen 31 und 33 in axialer Richtung der Nockenwelle 10 voneinander beabstandet sind. Beispielsweise ist der Lagerungsbereich 34 in axialer Richtung der Nockenwelle 10 zwischen den Zugmittelebenen, insbesondere zwischen dem Lagerungsbereich 32 und der ersten Zugmittelebene, angeordnet.
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Das jeweilige Antriebsrad 22, 25 wird auch als kettenfester Teil oder kettenseitiger Teil des jeweiligen Phasenstellers 19, 20 bezeichnet. Es ist erkennbar, dass die jeweilige Lagerung 29, 33 insbesondere im Hinblick auf die jeweilige Lagerung 27, 31 eine zusätzliche Lagerung ist, wodurch beispielsweise der jeweilige Lagerungsbereich 28, 32 von Drehmomenten aufgrund von Kettenkräften des vorne liegenden, die Nockenwellen 10 und 13 verbindenden Zugmittels 21 entlastet wird, insbesondere im Vergleich zu einer solchen Ausführungsform, bei der die Lagerungsbereiche 30 und 34 und somit die Lagerungen 29 und 33 entfallen und somit das jeweilige Antriebsrad 22, 25 lediglich mittels der Lagerung 27, 31 auf der Nockenwelle 10, 13 gelagert und somit abgestützt ist. Ferner ist aus 3 erkennbar, dass die Nockenwellen 10 und 13 entlang der Erstreckungsrichtung betrachtet besonders nahe aneinander angerordnet werden können, sodass insbesondere entlang der Erstreckungsrichtung betrachtet der Bauraumbedarf der Verbrennungskraftmaschine 1 besonders gering gehalten werden kann. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt ist die jeweilige Lagerung 29, 33 eine zusätzlich abstützende Lagerung, über welche das jeweilige Antriebsrad 22, 25 zusätzlich zur jeweiligen Lagerung 27, 31 zusätzlich auf der Nockenwelle 10, insbesondere radial und vorzugsweise direkt, gelagert und somit auf oder an der Nockenwelle 10, 13 abgestützt ist. Dadurch kann der Ventiltrieb beziehungsweise das Bauteil des Ventiltriebs vorteilhaft filigran und somit gewichts- und bauraumgünstig ausgeführt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verbrennungskraftmaschine
- 2
- Gehäuseelement
- 3
- Motorblock
- 4
- Zylinder
- 5
- Brennraum
- 6
- Kolben
- 7
- Abtriebswelle
- 8
- Pleuel
- 9
- Brennraumdach
- 10
- erste Nockenwelle
- 11
- erste Nockenwellendrehachse
- 12
- Abtriebswellendrehachse
- 13
- zweite Nockenwelle
- 14
- zweite Nockenwellendrehachse
- 15
- erster Nocken
- 16
- zweiter Nocken
- 17
- Steuertrieb
- 18
- erstes Zugmittel
- 19
- erster Phasensteller
- 20
- zweiter Phasensteller
- 21
- zweites Zugmittel
- 22
- erstes Antriebsrad
- 23
- erster Umschlingungsbereich
- 24
- zweiter Umschlingungsbereich
- 25
- zweites Antreibsrad
- 26
- dritter Umschlingungsbereich
- 27
- erste Lagerung
- 28
- erster Lagerungsbereich
- 29
- zweite Lagerung
- 30
- zweiter Lagerungsbereich
- 31
- dritte Lagerung
- 32
- dritter Lagerungsbereich
- 33
- vierte Lagerung
- 34
- vierter Lagerungsbereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016217051 A1 [0002]
- DE 102015200139 A1 [0002]
- EP 1718846 B1 [0002]
- EP 1596040 B1 [0002]