DE3534446C2

DE3534446C2 -

Info

Publication number: DE3534446C2
Application number: DE19853534446
Authority: DE
Inventors: Wolf-Dietrich Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart De Wagner; Guenter Dipl.-Ing. 7155 Oppenweiler De Wiemann
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1985-09-27
Filing date: 1985-09-27
Publication date: 1990-08-23
Also published as: DE3534446A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches.

Bei einer aus der US-PS 38 88 217 bekannten Brennkraftmaschine mit zwei obenliegenden Nockenwellen wird jede Nockenwelle von der Kurbelwelle aus mit einem separaten Riementrieb angetrieben. Um eine Drehwinkelverstellung zwischen der Kurbelwelle und jeder Nockenwelle durchführen zu können, ist an jedem Riementrieb eine Verstellvorrichtung angeordnet. Hierbei besteht jedoch der Nachteil, daß, um beide Nockenwellen um den exakt gleichen Drehwinkel zur Kurbelwelle verstellen zu können, beide Verstellvorrichtungen genau synchron zueinander betätigt werden müssen. Eine synchrone Betätigung beider Verstellvorrichtungen ist jedoch nur unter Inkaufnahme eines größeren Steuerungsaufwandes zur Abstimmung der beiden Verstellvorrichtungen aufeinander mög lich.

Ferner ergibt sich bei dieser Ausführung durch die Führung der beiden Riementriebe in zwei Ebenen der Nachteil einer relativ großen Baulänge der Brennkraftmaschine zumindest im Bereich unterhalb des Zylinderkopfes.

Außerdem zeigt die US-PS 38 88 217 einen Riementrieb, bei welchem beide Nockenwellen von der Kurbelwelle aus über einen Riemen angetrieben werden. Diese Ausführung hat den Nachteil, daß zur Winkelverstellung von nur einer Nockenwelle zur Kurbelwelle entweder beide Verstellvorrichtungen genau aufeinander abgestimmt betätigt werden müssen, oder um eine Verstellvorrichtung betätigt wird, dann aber an der anderen Verstellvorrichtung geeignete Maßnahmen zu treffen sind, um ein Ausweichen dieser Vorrichtung aufgrund der auftretenden Kräfte während der Betätigung der einen Vorrichtung ausschließen zu können. In beiden Fällen ist damit ein erhöhter Bauaufwand erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine der im Oberbegriff des Hauptanspruches beschriebenen Art zu schaffen, bei der mittels Betätigung nur einer Winkelverstellvorrichtung eine absolut synchrone Winkelverstellung der beiden Nockenwellen zur Kurbelwelle möglich ist, die eine kurze Baulänge aufweist, und die einfach aufgebaut ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles der Hauptanspruches gelöst.

Anstelle eines Riemens ist zur Kraftübertragung ebenso eine Kette verwendbar.

Dadurch, daß zur synchronen Verstellung beider Nockenwellen zur Kurbelwelle nur eine Verstellvorrichtung, nämlich die am Riementrieb zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle angeordnete, zu betätigen ist, können Probleme der genannten Art, wie sie beim Stand der Technik gegeben sind, nicht mehr auftreten. Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ist dadurch, daß die erste Verstellvorrichtung am ersten Riemen- bzw. Kettentrieb und die zweite Verstellvorrichtung am zweiten Riemen- bzw. Kettentrieb angeordnet ist, gewährleistet, daß eine Betätigung einer Verstellvorrichtung keinerlei Einfluß auf die andere Verstellvorrichtung hat, so daß bei einer Synchronverstellung keine zusätzlichen Maßnahmen zur Fixierung einer Verstellvorrichtung vorzusehen sind. Die Verstellvorrichtungen können daher relativ einfach und kostengünstig aufgebaut sein.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Patentanspruches 1 sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Das in einem Verbindungselement angeordnete, einen bzgl. des Maschinengehäuses ortsfesten Zapfen aufnehmende Langloch gewährleistet eine gute Führung einer Verstellvorrichtung, wobei auch gleichzeitig eine Drehung des Verbindungselementes um den Zapfen ausgeführt werden kann.

Die Verwendung von Rollen als Spann- und Verstellelemente gewährleistet ein optimales Ansprechen der Verstellvorrichtungen auch bei nur geringen Winkeländerungen. Dasselbe gilt ebenso für die Ausbildung eines Verstellelementes nach dem Anspruch 9. Durch eine elastische Abstützung der Spannelemente wird zu jedem Zeitpunkt eine nahezu konstante Riemenspannung in dem ziehenden bzw. dem gezogenen Teil eines Riemens erreicht, unabhängig von der momentanen Länge des genannten Abschnittes.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in einer Prinzipdarstellung.

An einer Brennkraftmaschine wird ausgehend von einer in deren Maschinengehäuse 1 angeordneten Kurbelwelle 2 mittels eines Riemens 3 über eine Zwischenscheibe 4 eine erste Nockenwelle 5 angetrieben. Der Riemen 3, z. B. ein Zahnriemen, wird dabei von der Zwischenscheibe 4 und je einer an die Kurbelwelle und an die Nockenwelle 5 angeflanschten Riemenscheibe 6 bzw. 7 geführt, wobei letztere 7 derart ausgebildet ist, daß ein zweiter Riemen 8 aufgelegt werden kann, der dann wiederum ebenfalls über eine angeflanschte Riemenscheibe 9 eine zweite Nockenwelle 10, die neben der ersten 5 angeordnet ist, antreibt. An dem ersten Riementrieb 11 ist eine erste Winkelverstellvorrichtung 12 und am zweiten 13 eine zweite Winkelverstellvorrichtung 14 angebracht.

Die erste Verstellvorrichtung 12 besteht aus einer einseitig um eine bzgl. des Maschinengehäuses 1 ortsfest angeordneten Punkt 15 drehbar gelagerten Verstellschiene 16, welche über eine Verbindungsstange 17 mit einer drehbaren Spannrolle 18 gekoppelt ist, die gegen die Verbindungsstange 17 in deren Randbereich 17′ über eine in einem Langloch 19 der Verbindungsstange 17 geführte Druckfeder 20, die an der Drehachse 21 der Spannrolle 18 und an der Verbindungsstange 17 befestigt ist, elastisch abgestützt wird.

Die Verbindungsstange 17 ist an der Verstellschiene 16 um den Punkt 22 schwenkbar gelagert und weist in ihrer Längsrichtung ein weiteres Langloch 23 auf, welches einen am Maschinengehäuse 1 befestigten Zapfen 24 aufnimmt, und somit für die Führung der Verstellvorrichtung 12 verantwortlich ist. Ferner ist am Maschinengehäuse 1 ein Stellglied 25 befestigt, welches im Bedarfsfall, also bei einer erwünschten Winkelverstellung, die Verstellschiene 16 betätigt, d. h. diese um den Punkt 15 dreht.

Entsprechend ist auch die zweite Winkelverstellvorrichtung 14, die am zweiten Riementrieb 13 angebracht ist, aufgebaut. Der wesentliche Unterschied besteht nur darin, daß hier eine Winkelverstellung nicht über eine einseitig drehbare Verstellschiene, sondern über eine drehbare Verstellrolle 26 bewirkt wird, welche an einem beweglichen, um einen Punkt 27 drehbaren und von einem zweiten Stellglied 28 betätigten Gestänge 29 gelagert ist. Auch hier ist eine drehbare Spannrolle 30 über eine Verbindungsstange 31, die identisch zur ersten Verstellvorrichtung 12 geführt wird (ortsfester Zapfen 32 in Langloch 33), mit dem Verstellelement 26 verbunden und im Randbereich 31′ der Verbindungsstange 31 elastisch an dieser 31 abgestützt.

Bei einer Drehung der Kurbelwelle 2 in Richtung des Pfeiles 34 ergibt sich für die beiden Nockenwellen 5 und 10 eine Drehung in Richtung der Pfeile 35 und 36.

Angenommen es soll der Drehwinkel zwischen der Kurbelwelle 2 und der ersten Nockenwelle 5 verstellt werden, so ist die wirksame Länge des gezogenen Teiles 37 des Riemens 3 entsprechend zu verändern. Dies geschieht durch eine Betätigung der Verstellschiene 16 mittels des Stellgliedes 25. Gleichzeitig ändert sich aber auch die Länge des ziehenden Teiles 38 des Riemens 3 und damit auch die Riemenspannung in diesem Abschnitt 38. Diese Änderung der Riemenspannung wird aber sofort von der an der Verbindungsstange 17 elastisch abgestützten Spannrolle 18 nahezu vollständig kompensiert. Bei einer Betätigung dieser Verstellvorrichtung 12 wird infolge des Riemens 8 auch gleichzeitig der Drehwinkel zwischen der zweiten Nockenwelle 10 und der Kurbelwelle 2 um dasselbe Maß verändert, wie der zwischen der Kurbelwelle 2 und der ersten Nockenwelle 5, d. h., die beiden Nockenwellen 5 und 10 können mittels einer einzigen Verstellvorrichtung 12 synchron zur Kurbelwelle 12 winkelverstellt werden. Ist eine Winkelverstellung der beiden Nockenwellen 5 und 10 zueinander gefordert, was einer Winkelverstellung zwischen der zweiten Nockenwelle 10 und der Kurbelwelle 2 gleichkommt, muß durch die zweite Verstellvorrichtung 14 in diesem Fall die wirksame Länge des ziehenden Teiles 39 des Riemens 8 bei gleichzeitigem Spannungsausgleich am gezogenen Riemenabschnitt 40 verändert werden.

Die beiden Stellantriebe 25 und 28 können z. B. hydraulisch oder pneumatisch druckbeaufschlagte, in Zylindern geführte Kolben sein, die entsprechend anzusteuern sind.

Claims

1. Brennkraftmaschine mit zwei im Maschinengehäuse nebeneinander angeordneten, von der Kurbelwelle aus unter Verwendung zweier Riementriebe angetriebenen Nockenwellen, mit einer ersten, den Drehwinkel zwischen der ersten Nockenwelle und der Kurbelwelle verstellenden Vorrichtung und einer zweiten, den Drehwinkel ausschließlich zwischen der zweiten Nockenwelle und der Kurbelwelle verstellenden Vorrichtung, wobei die Kurbelwelle durch den ersten Riementrieb ausschließlich mit der ersten Nockenwelle verbunden ist, und die erste Verstellvorrichtung an dem ersten Riementrieb, die zweite Verstellvorrichtung an dem zweiten Riementrieb angreift, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Nockenwelle (10) über den zweiten Riementrieb (13) mit der ersten Nockenwelle (5) unmittelbar verbunden ist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Verstellvorrichtungen (12 und 14) aus je einem die Spannung entweder des ziehenden (38 bzw. 39) oder des gezogenen Teiles (37 bzw. 40) des Riemens (3 bzw. 8) nahezu konstant haltenden Spannelement (18 bzw. 30), je einem die wirksame Länge entweder des gezogenen (37 bzw. 40) oder des ziehenden Teiles (38 bzw. 39) des Riemens (3 bzw. 8) verändernden Verstellelement (16 bzw. 26) und je einem das Spann- (18 bzw. 30) mit dem Verstellelement (16 bzw. 26) koppelnden Verbindungselement (17 bzw. 31) bestehen.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (17 und 31) mit je einem einen bzgl. des Maschinengehäuses (1) ortsfesten Führungszapfen (24 bzw. 32) aufnehmenden Langloch (23 bzw. 33) versehen sind.

4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Verstell- (16 oder 26) als auch die Spannelemente (18 bzw. 30) als Rollen ausgebildet sind.

5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch je ein in dem Verstellelement (16 bzw. 26) abgewandten Randbereich (17′ bzw. 31′) eines Verbindungselementes (17 bzw. 31) in dessen Längsrichtung geführtes und gegen dieses elastisch abgestütztes Spannelement (18 bzw. 30).

6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Abstützung der Spannelemente (18 bzw. 30) mittels vorgespannter Federn erfolgt.

7. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellvorrichtungen (12 und 14) durch am Maschinengehäuse (1) befestigte Stellglieder (25 und 28) betätigbar sind.

8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellglieder (25 und 28) als hydraulisch oder pneumatisch druckbeaufschlagbare in je einem Zylinder geführte Kolben ausgebildet sind.

9. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 2, 3 und 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellelement einer Vorrichtung als Schiene (16) ausgebildet ist, die einseitig um einen bzgl. des Maschinengehäuses ortsfest angeordneten Fixpunkt (15) schwenkbar gelagert ist.