DE1201609B - Antrieb der Steuerwelle von Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

• Antrieb der Steuerwelle von Brennkraftmaschinen Die Erfindung betrifft einen Antrieb der Steuerwelle von Brennkraftmaschinen mittels schrägverzahnter Räder.
• Bei großen, langsam laufenden Dieselmotoren werden infolge der gesteigerten Motorleistung auch die von der Steuerwelle zu übertragenden Leistungen immer größer. Außerdem ist bei Großmotoren der Abstand zwischen der treibenden Kurbelwelle und der getriebenen Steuerwelle so groß, daß bei Verwendung eines Stirnradantriebs mehrere Zwischenräder erforderlich sind. Wegen des hohen zu übertragenden Drehmomentes müssen die Zahnräder überdies eine relativ große tragende Breite aufweisen, weshalb zum Erzielen eines guten Tragbildes der Zahnräder ein genau achsparalleles Laufen der Räder Bedingung ist, da sonst durch einseitiges Tragen der Zähne schwere Schäden auftreten können. Zahnräder mit Geradverzahnung, die dieser Forderung genügen, weisen aber eine starke Geräuschentwicklung auf, so daß man auch wegen der bei gleicher Radbreite größeren Tragfähigkeit Schrägverzahnung vorzieht. Bei der üblichen Anordnung solcher schrägverzahnten Räder treten jedoch unter dem Einfluß der Zahnkräfte zwangläufig Momente auf, welche die Räder aus ihrer Laufebene zu kippen versuchen. Dies führt zu ungleichem Tragen der Zähne und zu örtlicher Überbeanspruchung, welche eine Pittingbildung und ein Anreißen oder gar Ausbrechen der Zähne nach sich zieht. Wenn überdies die Achsen eines mehrrädrigen Zahnradtriebes nicht in einer Ebene angeordnet sind, treten neben der vorgenannten Beanspruchung noch Schränkungsmomente auf, welche durch die Wirkung der Axialkräfte um die Vertikalachse entstehen und die gleichen Nachteile verursachen.
• Der bisher für diesen Zweck ebenfalls übliche durchgehende Räderzug, bei dem jedes Zwischenrad mit zwei anderen Zahnrädern im Eingriff steht, führt außerdem zu Biegewechselbeanspruchung der Zähne, wodurch deren Lebensdauer wesentlich beeinträchtigt wird.
• Zur Behebung der erwähnten Mängel wird bei einem Steuerwellenantrieb von Brennkraftmaschinen mittels schrägverzahnter Räder erfindungsgemäß vorgeschlagen, zwischen dem getriebenen Rad auf der Steuerwelle und dem Antriebsrad auf der Kurbelwelle mehrere Doppelzahnräder vorzusehen, wobei jeweils die eine Hälfte eines Doppelzahnrades eine zur anderen Häfte entgegengesetzte Zahnschräge aufweist und ferner die Achsen aller Zahnräder annähernd in einer gemeinsamen durch die Antriebs-und Abtriebswelle gelegten Ebene, und in an sich bekannter Weise die Doppelzahnradhälften insgesamt in zwei Ebenen anzuordnen, wobei jeweils die eine Hälfte eines Doppelzahnrades mit dem vorhergehenden und die andere Hälfte mit dem nachfolgenden (Doppel)-Zahnrad im Eingriff steht.
• Zweckmäßigerweise werden dabei die beiden Hälften eines Doppelrades mit unterschiedlichem Durchmesser so ausgeführt, daß zwischen den nicht miteinander kämmenden Hälften ein gewisser, aus konstruktiven Gründen möglichst nur geringer Abstand vorhanden ist. Weil auf diese Weise zwischen zwei Doppelradhälften nur ein einfacher Eingriff vorhanden ist, werden Biegewechselbeanspruchungen der Zähne vermieden, da die Umfangskraft in Laufrichtung des Antriebs nur noch einseitig an den Zähnen angreift. Andererseits werden durch die entgegengesetzte Zahnschräge der beiden Hälften eines Doppalzahnrades sowie durch die Anordnung der Achsen aller Radpaare in einer Ebene die Kippmomente ausgeschaltet. Überdies entsteht bei der erfindungsgemäßen Anordnung ein definierter Axialschub, der ein einseitiges Anliegen der Stirnseiten der Radnaben bewirkt und somit ein ruhiges Laufen der Zahnräder ohne seitliches Pendeln auf der Achse gewährleistet.
• Es ist bereits bekannt, die Steuerwelle von Brennkraftmaschinen mittels Zahnrädern von der Kurbelwelle aus anzutreiben, wobei der Antrieb ein koaxiales Zahnradpaar aufweist, von denen nur ein Rad mit dem folgenden im Eingriff steht. Eine derartige Anordnung verfolgt jedoch nur den Zweck, durch eine gedrängte Bauweise die durch längere Wellenenden hervorgerufene Gefahr von Drehschwingungen zu verhindern.
• Man hat auch bereits beim Steuerwellenantrieb von Brennkraftmaschinen die Antriebsräder als in Achsrichtung auf einer Zwischenwelle verschiebbare Schrägzahnräder ausgebildet. Diese Maßnahme dient jedoch lediglich dazu, die Einstellung der Steuerwelle gegenüber der Kurbelwelle genau vorzunehmen. Bei einem weiteren bekannten Ventilantrieb von Brennkraftmaschinen werden zwischen der An- und Abtriebswelle mehrere Doppelzahnräder als Zwischenräder verwendet, wobei die eine Hälfte des Doppelrades mit dem vorhergehenden und die andere Hälfte mit dem nachfolgenden Zahnrad im Eingriff ist. Abgesehen davon, daß dabei alle Räder nur Geradverzahnung aufweisen, ist dabei die Verwendung von Doppelzahnrädern notwendig, weil jeweils die eine Hälfte jedes Doppelrades zur Änderung der Umfangsgeschwindigkeit während einer Umdrehung als Ellipsenrad ausgebildet ist. Das erfindungsgemäß zu lösende Problem der Verhinderung einer einseitigen Überlastung der Zähne eines mehrteiligen schrägverzahnten Räderzuges liegt dort jedoch nicht vor.
• Bei großen Übersetzungsgetrieben ist auch die Verwendung von Doppelzahnrädern mit entgegengesetzter Zahnschräge in Form von Pfeilrädern bekannt, und zwar zum Verhindern von Axialschüben. Derartige Räder sind daher nicht für den erfindungsgemäßen Zweck geeignet, weil bei dem erfindungsgemäßen Antrieb die bei Großmotoren auftretenden und unvermeidlichen axialen Verschiebungen der Kurbelwelle während des Betriebes aufgenommen werden müssen, indem die Räder auf der Kurbelwelle und der Steuerwelle als einfache Schrägzahnräder ausgebildet sind. Eine Ausbildung des Antriebs mit pfeilverzahnten Zwischenrädern würde zudem wieder Biegewechselbeanspruchung der Zähne verursachen.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine Vorderansicht des Steuerwellenantriebs schematisch, F i g. 2 eine Ansicht in einer um 90° verdrehten Ebene, F i g. 3 eine Einzelheit.
• Der Antrieb der Steuerwelle erfolgt von dem auf der Kurbelwelle angebrachten Rad 1 aus über die Räderpaare 2, 3, 4 zum Rad 5 auf der Steuerwelle. Alle Räder haben Schrägverzahnung, wobei alle Räderpaare aus Rädern mit entgegengesetzt gerichteter Schrägverzahnung bestehen. Die Achsen der Räder sind so zueinander angeordnet, daß jeweils nur ein Rad des Paares im Eingriff mit einem des nächsten Paares steht, und zwar abwechselnd, wie die gestrichelte Linie darstellt. Somit steht das Rad 1 mit dem Rad 2', das Rad 2" mit dem Rad 3", das Rad 3' mit dem Rad 4' und das Rad 4" mit dem Rad 5 im Eingriff. Die Achsen aller Räder des Antriebs liegen zudem in einer einzigen Ebene E. Die Ausbildung der Radpaare 2, 3, 4 ist aus der F i g. 3 ersichtlich, wo beispielsweise mit einem gemeinsamen Radkörper 6 und einer Radscheibe 7 zu beiden Seiten Zahnkränze 2', 2" verschraubt sind. Die Zahnräderpaare können selbstverständlich auch in anderer Weise ausgebildet sein.
• Die Räder eines Paares sind jeweils nur mit geringen Unterschieden im Durchmesser ausgebildet, so daß sich bei beiden Rädern eines Paares annähernd gleiche Kräfteverhältnisse ergeben. Zur Aufnahme der auftretenden Axialkräfte werden die Radpaare zweckmäßigerweise mit einer entsprechenden Stirnlagerung versehen. Statt in einer Ebene können die Achsen aller Radpaare auch auf einer schwach gekrümmten oder abgewinkelten Fläche angeordnet sein, vorausgesetzt, daß die Resultierenden der an einem Radkörper wirksamen Axialkomponenten im Zahneingriff innerhalb des Spurkreises der stirnseitigen Lagerung der Radnabe liegen.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Antrieb der Steuerwelle von Brennkraftmaschinen mittels schrägverzahnter Räder, d a -durch gekennzeichnet, daß zwischen dem getriebenen Rad (5) auf der Steuerwelle und dem Antriebsrad (1) auf der Kurbelwelle mehrere Doppelzahnräder (2, 3, 4) vorgesehen sind, wobei jeweils die eine Hälfte (2', 3', 4') eines Doppelzahnrades eine zur anderen Hälfte (2", 3", 4") entgegengesetzte Zahnschräge aufweist und ferner die Achsen aller Zahnräder (1 bis 5) annähernd in einer gemeinsamen durch die Antriebs- und Abtriebswelle gelegten Ebene, und in an sich bekannter Weise die Doppelzahnradhälften (2', 3', 4' bzw. 2", 3", 4") insgesamt in zwei Ebenen angeordnet sind, wobei jeweils die eine Hälfte eines Doppelzahnrads mit dem vorhergehenden und die andere Hälfte mit dem nachfolgenden (Doppel)-Zahnrad im Eingriff steht.
2. 2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelzahnräder (2, 3, 4) in bekannter Weise einen gemeinsamen Radkörper (6) aufweisen, wobei zu beiden Seiten von dessen Radscheibe (7) die beiden Zahnkränze (2', 3', 4' bzw. 2", 3", 4") in geringem Abstand befestigt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 355 073, 542 651; britische Patentschrift Nr. 746 800; USA.-Patentschrift Nr. 2 272171.