DE3906991A1 - Nockenwellen-antriebsanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Antrieb wenistens einer oben liegenden Nockenwelle von einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer quer in einem Bug eines Kraftfahrzeugs gehaltenen Reihen-Brennkraftmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei herkömmlichen Brennkraftmaschinen, die beispielsweise in Personenkraftfahrzeugen eingebaut sind, erfolgt der Antrieb einer obenliegenden Nockenwelle üblicherweise von der Kurbel­ welle aus über einen an der dem Schwungrad abgewandten Stirn­ seite der Brennkraftmaschine angeordneten Zahnriementrieb. Dieser Zahnriementrieb verbindet dabei ein auf der Kurbelwelle außer­ halb des Gehäuses der Brennkraftmaschine angeordnetes Antriebs­ zahnrad unmittelbar mit einem auf der Nockenwelle gehaltenen Nockenwellenrad. Ein solcher Nockenwellenantrieb vergrößert aber die für den Einbau der Brennkraftmaschine in ein Kraft­ fahrzeug erforderliche Einbaulänge, die insbesondere bei Fahr­ zeugen mit im Bug quer eingebauten Antriebsaggregaten nur in beschränktem Umfang zur Verfügung steht. Bei derartigen Einbau­ bedingungen grenzt die den Nockenwellenantrieb aufweisende Stirn­ seite der Brennkraftmaschine im allgemeinen unmittelbar an einen im seitlichen Bugraum des Fahrzeugs untergebrachten Fahrzeug- Längsträger, der einer häufig gewünschten Vergrößerung des Ein­ bauraums für die Brennkraftmaschine im Wege steht.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, eine Nockenwellenantriebsanordnung der im Oberbegriff des Patent­ anspruchs angegebenen Art zu schaffen, die günstigere Einbauver­ hältnisse für die Brennkraftmaschine schafft.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1. Dadurch, daß der Antrieb für die Nocken­ welle erfindungsgemäß nicht mehr direkt von der Kurbelwelle, sondern von der seitlich neben der Kurbelwelle liegenden Nebenwelle aus erfolgt, kann der für die Unterbringung dieses Antriebs erforderliche axiale Bauraum aus der Zylinderlängsachsenebene heraus in einen Bereich nach vorn verlegt werden, wo eventuell etwas mehr Bauraum in Fahrzeugquerrichtung zur Verfügung steht. Mitunter werden nämlich die Längsträger, die in Höhe der Zylinder­ längsachse der Brennkraftmaschine noch relativ breit sind, zur Fahrzeugfront hin schmaler und weichen dann auch seitlich aus. In diesem etwas breiteren Vorderwagenbereich kann dann der Nocken­ wellenantrieb leicht untergebracht werden, so daß für den Einbau der Brennkraftmaschine selbst in Höhe ihrer Zylinderlängsachse mehr axialer Bauraum vorhanden ist. Auf diese Weise kann dann zum Beispiel die Möglichkeit geschaffen werden, den Hubraum der Brennkraftmaschine durch Vergrößerung der Zylinderdurchmesser zu erweitern.

Wenn gemäß einem Merkmal der Erfindung der erste Antrieb zum Antrieb der Nebenwelle mit der halben Drehzahl der Kurbelwelle ausgebildet ist, braucht in dem von der Nebenwelle zur Nocken­ welle führenden Antrieb keine weitere Untersetzung mehr unter­ gebracht zu werden, was eine Verkleinerung des Nockenwellenra­ des und damit eine Verringerung der Bauhöhe mit sich bringt.

Gemäß Weiterbildungen der Erfindung kann der erste, beispiels­ weise durch einen Kettentrieb gebildete Antrieb innerhalb des Gehäuses der Brennkraftmaschine angeordnet und beispielsweise zum Antrieb einer der Brennkraftmaschine zugeordneten Ölpumpe ausgebildet sein. In diesem Fall würde die Ölpumpe dann mit halber Motordrehzahl laufen, was eine Verbesserung des Wirkungs­ grades und eine Reduzierung des Geräusches mit sich bringen würde. Wenn weiter die Ölpumpe im wesentlichen in Höhe der Längsmitte der Brennkraftmaschine angeordnet ist, ergeben sich kurze Pinolen für den Hauptölkanal im Kurbelgehäuse, kurze Bohr­ tiefen für das Gehäuse und darüber hinaus ein günstiger Abstand der Lager für die Nebenwelle. Gleichzeitig kann dann ein verhält­ nismäßig tiefer Einbau der Ölpumpe realisiert werden, was relativ geringe Saughöhen zuläßt.

Der zweite Antrieb für die Nockenwelle kann durch einen außerhalb des Gehäuses der Brennkraftmaschine angeordneten Zahnriementrieb gebildet sein, was auch hinsichtlich des Wellendurchtritts durch die Gehäusewand der Brennkraftmaschine günstigere Dichtverhältnisse zur Folge hat. Infolge der herabgesetzten Drehzahl der Nebenwelle sind nämlich die Beanspruchungen eines dort anzubringenden Dicht­ ringes wesentlich niedriger als bei Durchführung der Kurbelwelle durch die Gehäusestirnseite.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar­ gestellt, das im folgenden näher erläutert wird. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf einen Teil des Bugraums eines Personenkraftfahrzeugs mit darin quer zur Fahrzeuglängsrichtung ange­ ordneter Brennkraftmaschine und

Fig. 2 eine Ansicht dieses Bugraums von der Seite.

In der Zeichnung ist mit 1 ein Teil der Außenkontur des Vorder­ wagens eines Personenkraftfahrzeugs angedeutet, in dessen Innen­ raum unter anderem eine den Antrieb des Fahrzeugs besorgende Brennkraftmaschine 2 untergebracht ist. Mit 3 ist ein im Seiten­ bereich des Vorderwagens angeordneter Fahrzeuglängsträger be­ zeichnet, der den Einbauraum für die quer zur Fahrzeuglängsrichtung angeordnete Brennkraftmaschine in axialer Richtung begrenzt. Dieser Längsträger 3 ist im Bereich der in der Fig. 2 mit 18 angedeuteten Zylinderlängsebene relativ breit, wird jedoch nach vorn hin schmaler, wobei seine Innenkontur zur Seite hin zurück­ springt.

Um den im Bereich der Zylinderlängsebene 18 vorhandenen Bauraum möglichst optimal auszunutzen, erfolgt der Antrieb einer mit 12 bezeichneten Nockenwelle der Brennkraftmaschine 2 hier nicht direkt von der Kurbelwelle 4, sondern von einer parallel zur Kurbelwelle 4 angeordneten Nebenwelle 8 aus. Diese Nebenwelle 8, die hier zum Antrieb einer etwa in der Längsmitte der Brenn­ kraftmaschine angeordneten Ölpumpe 16 vorgesehen ist, wird durch zwei beispielsweise als Gleitlager ausgebildete Lager 17 a und 17 b abgestützt. Die Nebenwelle 8 liegt bis auf einen aus der Stirnseite des Brennkraftmaschinengehäuses herausragenden und ein Antriebsrad 9 aufweisenden Teil ebenso wie ein zu ihrem Antrieb von der Kurbelwelle 4 vorgesehener Kettentrieb innerhalb des Kurbelgehäuses der Brennkraftmaschine. Der Kettentrieb besteht dabei aus einem auf der Kurbelwelle gehaltenen Zahnrad 5, einem auf der Nebenwelle gehaltenen Zahnrad 7 und einer die beiden Zahnräder verbindenden endlosen Kette 6. Durch entsprechende Bemessung der Zahnräder 5 und 7 kann eine Untersetzung im Verhält­ nis 2 : 1 vorgesehen sein, so daß die Nebenwelle 8 mit der halben Drehzahl der Kurbelwelle 4 dreht. Durch die Unterbringung des Kettentriebes 5 bis 7 innerhalb des Kurbelgehäuses der Brenn­ kraftmaschine entfällt die Notwendigkeit einer besonderen Schmie­ rung. Mit 15 ist in der Fig. 2 im übrigen noch eine dem Ketten­ trieb 5 bis 7 zugeordnete Kettenspannvorrichtung angedeutet.

Der Antrieb der Nockenwelle 12 erfolgt nun von der Nebenwelle 8 aus, deren außerhalb des Gehäuses der Brennkraftmaschine 2 liegendes Antriebsrad 9 über einen Zahnriemen 10 mit einem auf der Nockenwelle 12 gehaltenen Nockenwellenrad 11 verbunden ist. Mit 13 und 14 sind in der Fig. 2 eine Umlenk- sowie eine Umlenk- und Spannrolle für den Zahnriemen 10 angedeutet, die beispiels­ weise an einer an dem Gehäuse der Brennkraftmaschine befestigten Stütze 19 gelagert sein können.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, wird durch die Verlegung des für den Antrieb der Nockenwelle vorgesehenen Zahnriementriebs aus der Zylinderlängsebene heraus in einen weiter vorn liegenden Bereich hinein, wo der Längsträger 3 schmaler und insbesondere seine Innenkontur zur Seite zurückweicht, die Möglichkeit geschaf­ fen, den für den Einbau der Brennkraftmaschine in ihrer Zylinder­ längsebene vorhandenen Bauraum besser auszunutzen, beispielsweise indem vergrößerte Zylinderdurchmesser vorgesehen werden können. Die Verlegung des Nockenwellenantriebes wird hier vor allem dadurch erreicht, daß der Antrieb der Nockenwelle nicht direkt von der Kurbelwelle aus, sondern von der parallel und seitlich neben dieser angeordneten Nebenwelle aus erfolgt. Solche Neben­ wellen sind häufig ohnehin vorhanden und dienen beispielsweise dem Antrieb einer Ölpumpe. In solchen Fällen kann deren Antrieb, hier ein innerhalb des Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine untergebrachter Kettentrieb, zugleich auch zur Übertragung der Drehmomente für die Nockenwelle ausgenutzt werden, wozu gegebenen­ falls nur eine entsprechende geringe Verstärkung bei der Auslegung des Kettentriebes berücksichtigt werden muß. Eine Reduzierung der Kurbelwellendrehzahl auf die zum Antrieb der Nockenwelle erforderliche Drehzahl kann zweckmäßigerweise bereits in diesem Kettentrieb untergebracht werden, was dann zum einen eine Verbes­ serung des Wirkungsgrades des Ölpumpenantriebs und dessen Geräusch­ verhaltens und zum anderen auch eine Vereinfachung für die Abdich­ tung der aus dem Gehäuse der Brennkraftmaschine herauszuführenden Welle für den Nockenwellenantrieb bewirkt. Da die Nebenwelle nur mit der halben Drehzahl der Kurbelwelle dreht und zudem nicht den Beanspruchungen der Kurbelwelle ausgesetzt ist, läßt sich ihre Durchführung durch die Gehäusestirnwand wesentlich einfacher abdichten, wobei auch Dichtringe mit kleinerem Durch­ messer verwendet werden können. Da die Nebenwelle bereits mit der Kurbelwellendrehzahl umläuft, braucht dann auch keine Unter­ setzung mehr in dem die Nockenwelle antreibenden Zahnriementrieb untergebracht zu werden. Das bedeutet, daß das Nockenwellenrad relativ klein, nämlich genauso groß wie das Antriebsrad auf der Nebenwelle ausgeführt wird. Dies bringt eine Reduzierung der erforderlichen Bauhöhe der Brennkraftmaschine.

Wie insbesondere aus der Fig. 2 der Zeichnung ersichtlich ist, kann insbesondere dann, wenn die Zylinderlängsebene 18 nicht senkrecht zur Fahrzeuglängsrichtung steht, sondern etwas nach hinten geneigt ist, die Nebenwelle nicht nur seitlich neben der Kurbelwelle, sondern auch vertikal unterhalb dieser ange­ ordnet sein, was einen verhältnismäßig tiefen Einbau und damit eine geringe Saughöhe für die auf dieser sitzenden Ölpumpe 16 bedingt. In jedem Fall sollte die Nebenwelle 8 aber so weit gegenüber der Kurbelwelle 4 in Fahrtrichtung nach vorn versetzt sein, daß der Zahnriemen 10 problemlos an der nach außen zurück­ springenden Innenkontur des Fahrzeug-Längsträgers 3 vorbeigeführt werden kann.

Claims (7)

1. Anordnung zum Antrieb wenigstens einer obenliegenden Nocken­ welle von einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, ins­ besondere einer quer in einem Bug eines Kraftfahrzeugs ge­ haltenen Reihen-Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß eine parallel und seitlich zur Kurbelwelle (4) versetzt angeordnete und von dieser über einen ersten Antrieb (5-7) antreibbare Nebenwelle (8) vorgesehen ist, die über einen zweiten Antrieb (9-11) mit der Nockenwelle (12) verbunden ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Antrieb (5-7) zum Antrieb der Nebenwelle (8) mit der halben Drehzahl der Kurbelwelle (4) ausgebildet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Antrieb (5-7) innerhalb des Gehäuses der Brennkraftmaschine (2) angeordnet ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeich­ net, daß der erste Antrieb (5-7) durch einen Kettentrieb gebildet ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Nebenwelle (8) zum Antrieb einer der Brennkraft­ maschine (2) zugeordneten Ölpumpe (16) ausgebildet ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölpumpe (16) im wesentlichen in Höhe der Längsmitte der Brenn­ kraftmaschine (2) angeordnet ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zweite Antrieb (9-11) durch einen außerhalb des Gehäuses der Brennkraftmaschine (2) angeordneten Zahn­ riementrieb gebildet ist.