DE3517002C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine wassergekühlte Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer nach der GB-PS 15 67 303 bekannten Brennkraftma­ schine dieser Art ist eine Nabe von Pumpenflügeln axial auf das vorstehende Ende der Nockenwelle geschraubt. Dies bereitet konstruktive Schwierigkeiten und Montageschwie­ rigkeiten, denn das Pumpengehäuse muß einen Einlaß haben, durch den man an den Schraubenkopf heran kann, und man muß im Pumpengehäuse die Nabe gegenüber der Nockenwelle aus­ richten, bevor man sie festschrauben kann.

Nach der US-PS Re 25 481 ist es bekannt, ein Pumpengehäuse so auszubilden, daß es einen Lagerzylinder aufnimmt, in dem die Pumpenwelle umläuft, und zwischen einer Antriebswelle und der Pumpenwelle eine Kupplung vorzusehen.

Nach dem Buch "Feinmechanische Bauelemente" von S. Hildebrand, Carl-Hanser-Verlag München, 1968, Seite 721, sind längs­ verschiebliche Kupplungen bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine einfache Verbin­ dung zwischen dem Pumpengehäuse und dem Brennkraftmaschinen­ körper einerseits und zwischen der Pumpenwelle und der Nocken­ welle andererseits zu erreichen.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in Patentanspruch 1 angegeben.

Mittels des Lagerzylinders am Pumpengehäuse ist das Pumpen­ gehäuse mit dem Lagerstück der Nockenwelle im Brennkraftma­ schinenkörper zu verbinden, wobei dann gleichzeitig eine Steckverbindung zwischen der Pumpenwelle und der Nocken­ welle erfolgt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel unter Hinweis auf die Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Ansicht auf eine Stirnseite einer Brenn­ kraftmaschine mit einem Steuerriemenantrieb zwischen einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle.

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht der Brennkraftmaschine im Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine Ansicht auf die andere Stirnseite der Brennkraftmaschine im Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3.

Ein Brennkraftmaschinenkörper E einer wassergekühlten Brennkraftmaschine weist einen Zylinderblock 1, einen Zylin­ derkopf 2 und ein Kurbelgehäuse 3 auf, die in herkömmlicher Weise miteinander verbunden sind.

In dem Kurbelgehäuse 3 ist eine Kurbelwelle 4 gelagert. Eine Ventile betätigende Nockenwelle 5 ist parallel zu der Kurbelwelle 4 in dem Zylinderkopf 2 mittels mehrerer Lager­ stücke 6 gelagert. In dem Zylinderblock 1 sind Zylinder aus­ gebildet, in denen mit Kurbelzapfen der Kurbelwelle 4 durch Pleuelstangen verbundene Kolben 9 verschiebbar sind. Die Nockenwelle 5 ist einstückig mit einer Vielzahl von Nocken 10 und 11 zur Betätigung von Einlaß- und Auslaßventilen über Ventilbetätigungsmechanismen verbunden. Der Zylinder­ kopf 2 ist mit einem die Ventilbetätigungsmechanismen ab­ deckenden Deckel 8 versehen.

Jeweils ein Ende der Kurbelwelle 4 und der Nockenwelle 5 stehen nach außen über das eine Ende des Brennkraftmaschi­ nenkörpers E vor und sind durch einen Steuerantrieb T mit­ einander verbunden. Der Steuerantrieb T enthält eine An­ triebsriemenscheibe 12, die an dem einen Ende der Kurbel­ welle 4 befestigt ist, eine angetriebene Riemenscheibe 13, die an dem einen Ende der Nockenwelle 5 befestigt ist, und einen endlosen Steuerriemen 14, der über die Riemen­ scheiben 12 und 13 geschlungen ist. Eine Spannriemenscheibe 16 drückt unter der Wirkung einer Feder 15 an eine äußere durchhängende Seite des Steuerriemens 14 und hält den Steu­ erriemen 14 unter einer im wesentlichen konstanten Spannung. Die Nockenwelle 5 wird so von der Kurbelwelle 4 mit der halben Drehzahl der Kurbelwelle 4 angetrieben.

Das andere Ende der Nockenwelle 5, d. h. das Ende, das dem Steuerantrieb T abgewandt liegt, steht über den Zylinder­ kopf 2 am anderen Ende des Brennkraftmaschinenkörpers E vor und ist als ein steckbares Verbindungsende 5 a ausge­ bildet (linke Seite in Fig. 2). Ein an das Ende des Zylin­ derkopfes 2 angesetztes Pumpengehäuse 18 deckt das Verbindungs­ ende 5 a ab. Ein Lagerzylinder 18 a des Pumpengehäuses 18 ist in ein Lagerloch des dem Verbindungsende 5 a zunächst liegenden Lagerstücks 6 mittels einer Buchse 19 eingesetzt. In dem Lagerzylinder 18 a ist eine Pumpenwelle 20 einer Wasserpumpe P mittels eines Kugellagers 21 in Flucht mit der Achse der Nockenwelle 5 gelagert. Das untere Ende der Pumpenwelle 20 ist einstückig mit einem steckbaren Verbin­ dungsende 20 a versehen, das zur Kupplung der Nockenwelle 5 mit der Pumpenwelle 20 ausrückbar in das Verbindungsende 5 a der Nockenwelle 5 zu stecken ist. An dem äußeren Ende der Pumpenwelle 20 ist ein Flügelrad 22 befestigt, das in einer Pumpenkammer eines Pumpengehäuses 18 angeordnet ist. Eine mechanische Wasserdichtung 23 und eine Öldichtung 24 zwischen dem Flügelrad 22 und dem Kugellager 21 dichten die Pumpenkammer gegenüber den Ventilbetätigungsmechanismen in dem Zylinderkopf 2 flüssigkeitsdicht ab. Ein Auslaßkanal 25 in dem Pumpengehäuse 18 hat eine Auslaßöffnung 36, die in Verbindung mit einer Kühlwassereinlaßöffnung 26 im Zylinderkopf 2 steht. Die Kühlwassereinlaßöffnung 26 steht in Verbindung mit Wasserkühlmänteln 27 und 28 im Zylinderkopf 2 und im Zylinderblock 1.

Ein Thermostatgehäuse 29 ist an eine offene Ansaugseite des Pumpengehäuses 18 unter Zwischenfügung einer Dichtung 30 angeschraubt und bildet mit dem Pumpengehäuse 18 ein kombiniertes Gehäuse U. In dem Thermostatgehäuse 29 befin­ det sich ein Wachs-Thermostat S bekannter Konstruktion, der ein Thermostatventil 31 und ein Überbrückungsventil 32 enthält. Das Thermostatgehäuse 29 hat eine erste Einlaß­ öffnung 33, eine zweite Einlaßöffnung 34 und eine dritte Einlaßöffnung 35 und einen einzigen Auslaß (ohne Bezugszei­ chen), der mit einer Ansaugöffnung 37 der Wasserpumpe P verbunden ist. Die erste Einlaßöffnung 33 und ein Kühlwas­ serauslaß 17 an dem dem Gehäuse U abgewandten Ende des Brennkraftmaschinenkörpers E sind miteinander durch eine Kühlerkreislaufleitung C _R verbunden. Die zweite Einlaßöff­ nung 34 und der Kühlwasserauslaß 17 sind über eine Heizer­ kreislaufleitung C _H miteinander verbunden. Die dritte Ein­ laßöffnung 35 und der Kühlwasserauslaß 17 sind über eine Überbrückungskreislaufleitung C _B miteinander verbunden. Die erste Einlaßöffnung 33 steht mit der Ansaugöffnung 37 der Wasserpumpe P über das Thermostatventil 31 in Verbin­ dung. Die dritte Einlaßöffnung 35 steht mit der Ansaugöff­ nung 37 über das Überbrückungsventil 32 in Verbindung. Die zweite Einlaßöffnung 34 steht mit der Ansaugöffnung 37 unabhängig von dem Öffnungs- oder Schließungsgrad des Thermo­ statventils 31 und des Überbrückungsventils 32 in Verbin­ dung. Wenn die Brennkraftmaschine kalt ist, beispielsweise zum Zeitpunkt des Anlassens der Brennkraftmaschine, ist das Thermostatventil 31 geschlossen, während das Überbrüc­ kungsventil 32 geöffnet ist, wie dies in den Figuren gezeigt ist, so daß das Kühlwasser, das bei Betrieb der Wasserpumpe P strömt, durch die Überbrückungskreislaufleitung C _B und den Brennkraftmaschinenkörper E zirkuliert, um das Aufwärmen des Brennkraftmaschinenkörpers E zu beschleunigen. Wenn die Kühlwassertemperatur bei fortlaufendem Betrieb der Brennkraftmaschine steigt, öffnet sich das Thermostatven­ til 31, während sich das Überbrückungsventil 32 schließt, so daß das Kühlwasser durch die Kühlerkreislaufleitung C _R und den Brennkraftmaschinenkörper E zirkuliert, wobei das Kühlwasser, das aufgewärmt worden ist, durch einen Kühler 38 in der Kühlerkreislaufleitung C _R abgekühlt wird.

Das Kühlwasser strömt durch die Heizerkreislaufleitung C _H jederzeit unabhängig von dem Öffnungs- oder Schließungsgrad des Thermostatventils 31 und des Überbrückungsventils 32 und kann jederzeit durch einen Heizer 39 aufgeheizt werden.

Ein Abzugkanal 41 in dem Pumpengehäuse 18 steht mit einer Kammer 40 in Verbindung, die durch die mechanische Wasser­ dichtung 23 und die Öldichtung 24 in dem Pumpengehäuse 18 begrenzt ist. Wasser oder Dampf, die in die Kammer 40 eintreten, werden nach außen durch den Abzugkanal 41 abge­ leitet.

In einer Kipphebelwelle 7 der Ventilbetätigungsmechanismen ist ein Hauptschmiermittelzuführungskanal 42 ausgebildet, der mit einer durch die Kurbelwelle 4 angetriebenen Schmier­ mittelpumpe in Verbindung steht. Schmiermittel, das durch den Hauptschmiermittelzuführungskanal 42 strömt, läuft durch Schmiermittelzuführungskanäle 43 in den Lagerstücken 6 zu La­ gerbereichen der Nockenwelle 5. Ein Schmiermittelaufnahme­ raum 46 steht mit einem Schmiermittelzuführungskanal 43 in einem in Fig. 4 linken Seitenabschnitt des in Fig. 2 am weitesten links angeordneten Lagerstücks 6 in Verbindung. Der Schmiermittelaufnahmeraum 46 steht mit einem Schmier­ mittelzuführungskanal 47 in dem Lagerzylinder 18 a des Pumpengehäuses 18 in Verbindung. Der Schmiermittelzufüh­ rungskanal 47 steht mit einem Schmiermittelabführungskanal 48 in dem Pumpengehäuse 18 und in dem Zylinderkopf 2 in Verbindung. Dem Kugellager 21 wird Schmiermittel durch den Schmiermittelzuführungskanal 47 zugeführt. Das der Pumpen­ kammer zugewandte Ende des Schmiermittelzuführungskanals 47 ist mit der Öldichtung 24 abgedichtet. Die Kammer 40 und der Abzugkanal 41 verhindern, daß Wasser aus dem Schmiermit­ telzuführungskanal 47 in die Pumpenkammer eintritt, falls die Öldichtung 24 leckt.

Wenn der Motor in Betrieb ist und die Kurbelwelle 4 umläuft, wird die Nockenwelle 5 durch den Steuerantrieb T angetrie­ ben und bewirkt, daß die Einlaß- und Auslaßventile durch die Ventilbetätigungsmechanismen geöffnet bzw. geschlossen wer­ den. Des weiteren wird die Wasserpumpe P, die direkt an die Nockenwelle 5 gekuppelt ist, angetrieben, so daß das Kühl­ wasser wie zuvor beschrieben zirkuliert. Ein Strömungsre­ gelventil 51 ist in einer Einlaßöffnung 50, die auf den Kühlwassermantel des Zylinderkopfes 2 gerichtet ist, vorge­ sehen, um die Strömung des Kühlwassers in dem Zylinderkopf 2 zu regeln. Das Strömungsregelventil 51 ist derart tempera­ turempfindlich, daß es geschlossen oder nahezu geschlossen bleibt, wenn das Kühlwasser kalt ist, wodurch das Aufwärmen der Brennkraftmaschine beschleunigt wird; andernfalls ist es zum Zwecke einer optimalen Kühlung geöffnet.

Ein Teil des unter Druck stehenden Schmiermittels aus der Schmiermittelpumpe, die während des Betriebs der Brennkraft­ maschine angetrieben wird, wird in den Hauptschmiermittel­ zuführungskanal 42 in der Kipphebelwelle 7 eingeführt, fließt dann durch die Schmiermittelzuführungskanäle 43 und wird den Lagerstücken 6 der Nockenwelle 5 zugeführt, um deren Lagerflächen zu schmieren. Ein Teil des Schmier­ mittels, das die Nockenwelle 5 geschmiert hat, tritt durch den Schmiermittelzuführungskanal 43 in dem in Fig. 2 am weitesten links angeordneten Lagerstück 6 in den Schmier­ mittelaufnahmeraum 46 ein, von wo aus es zu dem Schmiermit­ telzuführungskanal 47 in dem Pumpengehäuse 18 geleitet wird, um das Kugellager 21 in dem Schmiermittelzuführungs­ kanal 47 zu schmieren. Danach fließt es aus dem Pumpenge­ häuse 18 durch den Schmiermittelabführungskanal 48 nach außen.

Ersichtlich ist die Wasserpumpe P direkt mit einem Ende der Nockenwelle 5 durch eine Steckverbindung derart gekup­ pelt, daß keine Biegekraft von dem Steuerrahmen 14 auf die Pumpenwelle 20 der Wasserpumpe P einwirkt, was einen leicht­ läufigen und gleichmäßigen Betrieb der Wasserpumpe P sicher­ stellt. Die Verringerung der Last, die auf das Kugellager 21 der Pumpenwelle 20 einwirkt, gestattet die Verwendung von Kugellagern 21 geringer Festigkeit bzw. Tragkraft. Auch wird die Lebensdauer der mechanischen Wasserdichtung 23 erhöht.

Claims (3)

1. Wassergekühlte Brennkraftmaschine mit einer in einem Brennkraftmaschinenkörper (E) gelagerten, Ventile be­ tätigenden Nockenwelle (5), die aus einem an dem Brenn­ kraftmaschinenkörper (E) befindlichen Lagerstück (6) vorsteht und mit einer in einem Pumpengehäuse (18) be­ findlichen Wasserpumpe (P), die an dem Lagerstück (6) angebracht und zum Antrieb mit der Nockenwelle (5) ver­ bunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpengehäuse (18) einen vorstehenden Lagerzylin­ der (18 a) aufweist, in dem in Abstand von seinem freien Ende die Pumpenwelle (20) in einem Lager (21) axial in Flucht zur Nocken­ welle (5) gelagert ist und in dessen freies Ende ein steckbares Verbindungsende (20 a) der Pumpenwelle (20) ragt und daß in dem Lagerstück (6) der Nockenwelle (5) ein Lagerloch zum Einstecken des freien Endes des Lagerzylinders (18 a) ausgebildet ist, in das ein mit dem steckbaren Verbindungsende (20 a) der Pumpen­ welle (20) zusammenzusteckendes, steckbares Verbindungs­ ende (5 a) der Nockenwelle (5) ragt.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich in dem Lagerzylinder (18 a) zwischen dem Lager (21) für die Pumpenwelle (20) und der Wasserpumpe (P) eine Öldichtung (24) und eine Wasserdichtung (23) befinden, die eine Kammer (40) begrenzen, und daß von der Kammer (40) ein Abzugskanal (41) abgeführt ist.

3. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsende (5 a) der Nockenwelle (5) von einem in dem Lagerstück (6) ausgebildeten Schmierölaufnahmeraum (46) umschlossen ist, der von einem das Lagerstück (6) durchsetzenden Schmiermittelzuführungskanal (43) gespeist ist, und daß in dem Lagerzylinder (18 a) ein Schmiermittelabführungskanal (48) für das von dem Lager (21) der Pumpenwelle (20) durchgelassene Schmiermittel ausgebildet ist.