DE3421028A1 - Nockenwellenantrieb einer brennkraftmaschine - Google Patents

Nockenwellenantrieb einer brennkraftmaschine

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Description

Nockenwellenantrieb einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenantrieb einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei einem derartigen, in Patentanmeldung P 33 09 376.8-13 beschriebenen Antrieb wird ein Zahnrädergetriebe benutzt, das über mehrere Zwischenstufen eine Antriebsverbindung von der Kurbelwelle zur Nockenwelle schafft. Solche, aus Sicherheitsgründen für manche Anwendungsfälle, z.B. für Flugmotoren, notwendigen Zahnrädergetriebe verursachen starke Geräuschemissionen und sind in der Herstellung recht aufwendig. Deshalb werden üblicherweise Nockenwellen mit Zahnriemen angetrieben, die ein Zahnriemenrad der Kurbelwelle und ein Zahnriemenrad der Nockenwelle umschlingen. Da dieser stirnseitig an der Brennkraftmaschine angeordnete Zahnriementrieb zugleich zum Antrieb mehrerer Zusatzgeräte benutzt wird, ist der Zahnriemen verhältnismäßig lang und neigt dazu, sich im Betrieb zu dehnen. Diese Gefahr besteht vor allem bei Hochleistungsmotoren, die beim Beschleunigen eine so hohe Riemenbeanspruchung und - dehnung verursachen, daß es gelegentlich zum überspringen des Riemens um einen Zahn kommen kann. Die hierdurch bedingte Veränderung der Steuerzeit der Ventile hat einen erhöhten Kraftstoffverbrauch und höhere Schadstoffemissionen zur Folge.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Nockenwellenantrieb zu schaffen, der eine ungewollte Veränderung der Steuerzeiten verhindert, nur geringe Geräusche verursacht, kostengünstig herstellbar ist und eine gewünschte Steuerzeitänderung während des Betriebes der Brennkraftmaschine ermöglicht.
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Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Da der Antrieb der Nockenwelle von einer nahegelegenen Zwischenwelle mit einer Kette erfolgt, kann die Kettenlänge so kurz sein, daß auch bei hoher Beanspruchung keine merkliche Dehnung auftritt und ein überspringen von Zähnen unmöglich ist.
Wenn nach Anspruch 2 an diesem Kettentrieb eine Spanneinrichtung vorgesehen ist, durch deren Betätigen die relative Drehlage der Nockenwelle zur Zwischenwelle veränderbar ist, kann die sich durch Riemenlängung ergebende Drehlagenveränderung der Zwischenwelle zur Kurbelwelle kompensiert werden. Eine solche Kettenspanneinrichtung zum Verändern der Relativlage der Nockenwellen ist zwar aus DE-OS 2 249 310 bekannt. Dort ist sie aber an der langen Kette zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle eingesetzt. Eine Verschiebung des Spanngliedes um einen bestimmten Weg erbringt eine wesentlich kleinere Winkeländerung an der Nockenwelle als bei dem erfindungsgemäßen, kurzen Kettentrieb zwischen Nockenwelle und Zwischenwelle. Da hier nur kurze Verschiebewege des Spanngliedes nötig sind, kann in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 4 eine hydraulische Spanneinrichtung verwendet werden, die sehr wenig Bauraum beansprucht.
Dieser Raumvorteil macht sich insbesondere bei einer Brennkraftmaschine mit einem Vier-Ventil-Zylinderkopf und zwei obenliegenden Nockenwellen bemerkbar, bei dem eine Nockenwelle von der Kurbelwelle über Zahnriemen angetrieben ist und ihrerseits die andere Nockenwelle mit einer Kette antreibt. Der Kettentrieb samt Spanneinrichtung lässt sich so klein bauen, daß er bequem im Zylinderkopf Platz findet, somit gegen Geräuschemissionen abgeschirmt und im Ölbad laufend optimal gegen Schmutz und Abrieb geschützt ist. Wenn der Kettentrieb mittig zur Längserstreckung der Nockenwellen liegt, werden die Nockenwellen durch das eingeleitete Drehmoment von der Mitte aus symmetrisch beansprucht; ihre Torsion ist nur halb so groß, wie wenn das Dreh-
moment in herkömmlicher Weise an der Stirnseite eingeleitet wird, Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine Frontansicht eines Nockenwellenantriebs eines Acht-Zylinder-V-Motors,
Fig. 2 einen Querschnitt des Zylinderkopfs mit Nockenwellenantrieb.
Um eine Zahnscheibe 1 einer Nockenwelle 2 und die Zahnscheiben 3 und 4 der äußeren Nockenwellen 5 und 6 eines Acht-Zylinder-V-Motors ist ein Zahnriemen 7 geschlungen; durch Spannrollen 8, 9 und 10 wird erreicht, daß der Zahnriemen 7 mit ausreichendem Umschlingungswinkel auf den Zahnscheiben aufliegt. Mit diesem am Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine angeordneten Zahnriementrieb 11 werden zugleich mehrere, nicht dargestellte Zusatzgeräte angetrieben. Die längs oberhalb der Zylinderreihen gelagerten Nockenwellen 5 und 6 treiben über Kettentriebe 12, die jeweils aus zwei gleichen Kettenrädern 13 und einer sie umschlingenden Kette 14 bestehen, die beiden inneren, längs der Zylinderreihen verlaufenden Nockenwellen 15 und 16 an. Den vier Zylindern jeder Zylinderreihe ist ein einstückig gegossener Zylinderkopf 17 zugeordnet, der auf das V-förmige Kurbelgehäuse aufgesetzt und mit ihm dicht verschraubt ist. Im Zylinderkopf 17 sind die beiden Nockenwellen 5, 15, von denen die eine zur Steuerung der Einlaßventile, die andere zur Steuerung der Auslaßventile dient, parallel liegend an sechs Lagerstellen gelagert. Die Zahnscheibe 3 ist an der einen Nockenwelle 5 stirnseitig zentriert und angeschraubt. Etwa mittig zwischen den mittleren Lagerstellen 18 und 19 der Nockenwellen ist der Kettentrieb 12 angeordnet. Zur Aufnahme des Kettentriebs 12 ist der Zylinderkopf 17 an dieser Stelle geringfügig ausgebaucht.
Mit einer am Kettentrieb 12 angreifenden hydraulischen Spanneinrichtung 20 lässt er sich unter Spannung halten und zugleich die relative Drehlage der einen gegenüber der anderen Kette verstellen, um die Ventilsteuerzeiten oder deren Überdeckungsgrad zu ändern.
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Die Spanneinrichtung 20 besteht aus einem in einem Hydraulikgehäuse 21 geführten Hydraulikkolben 22, auf den ein Spannschuh 23 aus Kunststoff aufgesteckt ist, der am Lostrum 24 der Kette 14 anliegt. Am Lasttrum 25 der Kette 14 liegt ein raumfester Gleitschuh 26 an, der lediglich zur Kettenführung dient. Der Hydraulikdruck wird über eine an den Zylinderkopf 17 angeschlossene Druckleitung 27 zugeführt. Das Hydraulikgehäuse 21 ist an einem seitlichen Auge 28 eines Kerzengehäuses 29 angeschraubt, durch das die Zündkerze vor Spritzöl geschützt hindurchgeführt ist.
Anstelle dieser Spanneinrichtung 2 0 kann auch eine Spanneinrichtung 30 vorgesehen sein, wie sie am Kettentrieb 12 der anderen Zylinderreihe dargestellt ist. Hier sind auf den Hydraulikkolben 31 an seinen beiden, aus dem Hydraulikgehäuse 32 herausragenden Enden Spannschuhe 3 3 und 34 aufgesteckt, von denen der eine am Lasttrum 25 der Kette 14 an deren Innenseite, der andere am Lostrum 24 der Kette 14 an deren Innenseite anliegt. Wird nun der Hydraulikkolben 31 durch Druckbeaufschlagung längsverschoben, so ändert sich der ümschlingungsbereich an beiden Kettenrädern 13. Das eine Trum wird verlängert, das andere Trum um den gleichen Betrag verkürzt, so daß sich die Steuerzeiten der Ventile verändern, die Kettenspannung aber konstant bleibt. Stattdessen könnte das eine Spannglied auch an der Ketteninnenseite, das andere Spannglied an der Kettenaußenseite wirken. Diese Lösung empfiehlt sich vor allem dann, wenn als Spannglieder Spannrollen verwendet werden.
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Claims (7)

  1. Patentansprüche
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    ( 1.)Nockenwellenantrieb einer Brennkraftmaschine, bei dem die Nockenwelle über eine nahegelegene, parallele Zwischenwelle von der Kurbelwelle aus angetrieben ist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb der Zwischenwelle (Nockenwelle 5) ein Zahnriementrieb (11), zum Antrieb der Nockenwelle (6) ein Kettentrieb (12) verwendet ist.
  2. 2. Nockenwellenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Kettentrieb (12) eine Spanneinrichtung (20 oder 30) vorgesehen ist, durch deren Verstellen die relative Drehlage der Nockenwelle (6) zur Zwischenwelle (Nockenwelle 5) veränderbar ist.
  3. 3. Nockenwellenantrieb nach Anspruch 1, insbesondere für einen Vier-Ventil-Zylinderkopf, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwelle eine oberhalb einer Zylinderreihe gelagerte Nockenwelle (5) ist, die die andere parallele Nockenwelle (6) mit einem etwa mittig zu ihrer Längserstreckung angeordneten Kettentrieb (12) antreibt.
  4. 4. Nockenwellenantrieb nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanneinrichtung (20) aus einem in einem Hydraulikgehäuse (21) längsverschieblichen Hydraulikkolben (22) besteht, auf den ein an der Kette (14) anliegender Spannschuh
    (23) aufgesetzt ist.
  5. 5. Nockenwellenantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beidseitig am Hydraulikkolben (31) Spannschuhe (33, 34) oder auch Spannrollen vorgesehen sind, wobei der eine (33) am Lostrum (24), der andere (34) am Lasttrum (25) jeweils an der Ketteninnenseite angreift.
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    Y
  6. 6. Nockenwellenantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydraulikgehäuse (21) an einem seitlichen Auge (28) eines Kerzengehäuses (29) angeschraubt ist.
  7. 7. Nockenwellenantrieb nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Lostrum (24) und auf das Lasttrum (25) der Kette (14) jeweils eine gesonderte Spanneinrichtung einwirkt.
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