DE3907039A1

DE3907039A1 - Nockenwellenantrieb einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3907039A1
Application number: DE19893907039
Authority: DE
Inventors: Erwin Dipl Ing Korostenski
Original assignee: Erwin Dipl Ing Korostenski
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1988-11-10
Filing date: 1989-03-04
Publication date: 1990-05-17

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenantrieb einer Brenn kraftmaschine mit zwei V-förmig angeordneten Zylinderbänken, die jeweils zumindest eine Nockenwelle aufweisen, wobei diese Nockenwelle über ein Zugmittelgetriebe direkt von der Kurbelwelle angetrieben wird.

Die Länge eines sogenannten V-Motors oder auch Boxermotors wird durch den gegenseitigen Abstand der Zylinder, der Dicht randbreite an den Stirnseiten des Motors und aus dem gegen seitigen Zylinderversatz bestimmt.

STAND DER TECHNIK

Es sind V-Motoren bekannt, bei denen ein Antriebsrad auf dem einen Ende der Kurbelwelle vorhanden ist, von dem aus über Zwischenglieder der Antrieb auf die Nockenwellen beider Zy linderbänke übertragen wird. Diese Antriebskonstruktion bean sprucht Platz in Längsrichtung vor den beiden Zylinderbän ken.

Bei dem aus der DE-OS 34 21 028 bekannten Nockenwellenan trieb einer Brennkraftmaschine ist ein Zugmittelgetriebe für eine Nockenwelle vorhanden, das in der Mitte der Zylinderbän ke angeordnet ist. Diese Anordnung erfordert einen verhält nismäßig großen Zylinderabstand, wodurch die Längserstreckung der Zylinderbänke und damit die Längserstreckung der Brennkraftmaschine vergrößert wird.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Ausgehend von diesem vorbekannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Nockenwellenan trieb einer Brennkraftmaschine anzugeben, mit dem eine in der Länge extrem kurze Brennkraftmaschine bereitgestellt wer den kann.

Diese Erfindung ist sowohl durch die Merkmale des Patentan spruchs 1 als auch durch die Merkmale des Patentanpruchs 5 gegeben. Die Erfindung zeichnet sich dementsprechend dadurch aus, daß ein erstes Zugmittelgetriebe für die Nockenwelle der einen Zylinderbank innerhalb des einen Endbereiches der Kurbelwelle und ein zweites Zugmittelgetriebe für die Nocken welle der anderen Zylinderbank entweder innerhalb des ande ren Endbereiches der Kurbelwelle vorhanden oder an dem er sten Zugmittelgetriebe angekoppelt ist, und daß bei der er sten Alternative die Zugmittelgetriebe entweder jedes eine eigene oder beide eine gemeinsame Nockenwelle und bei der zweiten Alternative nur das erste Zugmittelgetriebe eine Nebenwelle umfassen, die jeweils vorhandenen Nebenwellen im seitlichen Abstand zur Kurbelwelle angeordnet und von der Kurbelwelle antreibbar sind. Auf das Vorhandensein von zwei Nebenwellen kann verzichtet werden und trotzdem beide Neben wellen direkt von der dann einzigen Nebenwelle angetrieben werden, wenn diese Nebenwelle oberhalb der Kurbelwelle im Bereich zwischen den Zylinderbänken angeordnet wird. In je dem Fall sind beide Zugmittelgetriebe immer innerhalb der minimalen Längsausdehnung der Zylinderbänke vorhanden.

Die erfindungsgemäßen Lösungen basieren damit auf der Er kenntnis, daß sich ein Zugmittelgetriebe platzsparend am Ende der Kurbelwelle innerhalb des Raumes anordnen läßt, der durch den axialen Versatz der Zylinder der beiden Zylinder bänke jeweils seitlich neben der Kurbelwelle vorhanden ist. Die Zylinderbänke können dadurch extrem kurz ausgebildet sein. Da auch vor den Zylinderbänken kein Raum für den An trieb der Nockenwelle benötigt wird, kann auch die Brenn kraftmaschine ingesamt wünschenswert kurz ausgebildet sein.

Als günstig hat es sich erwiesen, wenn das an der Kurbelwel le angeschlossene Zugmittelgetriebe unmittelbar neben dem je weils äußersten der vorhandenen Pleuel auf die Kurbelwelle einwirkt. Das Einwirken erfolgt dabei vorzugsweise über ein auf der Kurbelwelle an dieser Stelle vorhandenes Zahnrad.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß von der Nebenwelle aus, die innerhalb der Längsausdehnung der Zylinderbänke neben der Kurbelwelle vorhanden ist und die vorzugsweise über ein auf ihr angebrachtes Zahnrad mit dem Zahnrad der Kurbelwelle käm mend in Eingriff steht, ebenfalls noch Zusatzaggregate ange trieben werden können. Nachdem bisher der Antrieb für derar tige Zusatzaggregate noch weiter als der Nockenwellenantrieb von den Zylinderbänken in Längsrichtung derselben entfernt war, und dadurch in Längserstreckung nochmals zusätzlicher Platz für die Brennkraftmaschine benötigt wurde, kann nun mehr auch unter Berücksichtigung des Antriebs von Zusatzag gregaten die entsprechende Brennkaftmaschine wünschenswert kurz ausgebildet werden.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung ist es auch mög lich, den Antrieb von Zusatzaggregaten nicht von einer Neben welle sondern direkt von der Kurbelwelle und dabei insbeson dere von einer Kurbelwange aus anzutreiben. Diese Kurbelwan ge, die dann beispielsweise mit einer umlaufenden Verzahnung versehen ist, braucht nicht die Kurbelwange zu sein, die zum Antrieb der Nockenwelle dient, sondern kann auch eine andere räumlich dazu geeignete Kurbelwange sein.

Damit durch die Umfunktionierung dieser Kurbelwange oder die ser Kurbelwangen zur Zahnscheibe ihre eigentliche Funktion als Kurbelwange nicht verlorengeht, kann die betreffende Kur belwange mit ihre Ausgleichsfunktion aufrechterhaltenen Aus gleichsmassen versehen sein. Diese Ausgleichsmassen können durch entsprechend vorgenommene Verstärkungen der Kurbelwan ge und/oder durch Zusammenbau verschiedener Materialien her gestellt werden.

Weitere Ausbildungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich durch die in den Unteransprüchen ferner angegebenen Merkmale.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und er läutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer Brennkraftmaschine nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Brennkraftmaschine nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Vorderansicht einer Brennkraftmaschine nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4 eine Schnittdarstellung entlang Linie 4-4 in Fig. 3.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Eine als sogenannter V-Motor dargestellte Brennkraftmaschine 10 besitzt eine linke Zylinderbank 12 und eine rechte Zylin derbank 14. Die linke Zylinderbank 12 bzw. die rechte Zylin derbank 14 besitzt jeweils drei Zylinder 16 bzw. 18.

Eine zentral angeordnete Kurbelwelle 20 der Brennkraftmaschi ne 10 besitzt - im Ausführungsbeispiel - drei Kurbelzapfen 22. Auf jedem dieser Kurbelzapfen 22 sind zwei Pleuel 24, 26 gelagert. Jeder dieser Pleuel 24 bzw. 26 ist mit dem Kolben 28 bzw. 30 eines entsprechend zugeordneten Zylinders 16 bzw. 18 verbunden.

Dadurch, daß von den auf einem Kurbelzapfen 22 vorhandenen beiden Pleuel 24, 26 der eine 24 auf die linke Zylinderbank 12 und der andere Pleuel 26 auf die rechte Zylinderbank 14 hingerichtet ist, sind die beiden Zylinderbänke 12, 14 in Richtung der Längsachse 32 der Brennkraftmaschine 10 um das Maß 34 gegenseitig versetzt. Um dieses Maß 34 ist demnach der obere Zylinder 16.1 der linken Zylinderbank 12 von dem obe ren Ende 38 der Brennkraftmaschine 10 weiter entfernt als es der obere Zylinder 18.1 der rechten Zylinderbank 14 ist. Da für ist der untere Zylinder 18.3 der rechten Zylinderbank 14 um eben dieses Versatzmaß 34 weiter von dem unteren Ende 40 der Brennkraftmaschine entfernt als es der entsprechend unte re Zylinder 16.3 der linken Zylinderbank 12 ist.

Oberhalb jeder Zylinder 16 bzw. 18 ist eine Nockenwelle 50 bzw. 52 vorhanden. Jede dieser Nockenwelle 50, 52 wirkt mit Tassenstößel 54 bzw. 56 zusammen, die ihrerseits mit entspre chenden Einlaß- und Auslaßventilen 58 bzw. 60 zusammenwirken.

Zum Antrieb der rechten Nockenwelle 52 ist auf dieser Nocken welle 52 eine Zahnscheibe 70 vorhanden. Diese Zahnscheibe 70 befindet sich grundrißmäßig im Zwischenraum zwischen dem unteren Zylinder 18.3 und dem unteren Ende 40. Unterhalb die ser Zahnscheibe 70 und im parallelen Abstand zur Kurbelwelle 20 ist eine Nebenwelle 72 vorhanden. Diese Nebenwelle 72 ist in dem Gehäuse der Brennkraftmaschine 10 drehbar gelagert. Auf dieser Nebenwelle 72 ist sowohl ein Zahnrad 76 als auch eine Zahnscheibe 78 mit der Welle drehbar befestigt. Das Zahnrad 76 kämmt mit einer auf der Kurbelwelle 20 vorhande nen Zahnscheibe 80. Diese Zahnscheibe 80 bildet gleichzeitig die äußere Kurbelwange des - in Fig. 2 untersten - Kurbel zapfens 22.3. Diese Kurbelwange ist zu diesem Zweck mit einer umlaufenden Verzahnung ausgestattet. Die auf der Neben welle 72 sitzende Zahnscheibe 78 ist über einen Zahnriemen 82, der über eine Spannrolle 84 läuft, mit der auf der rech ten Nockenwelle 52 sitzenden Zahnscheibe 70 verbunden. Damit wird beim Drehen der Kurbelwelle 20 über die gegenseitige Verzahnung der Zahnscheiben 80 und des Zahnrades 76 sowie über die Zahnscheibe 78, den Zahnriemen 82 und die Zahnschei be 70 letztendlich die rechte Nockenwelle 52 ebenfalls in Umdrehung versetzt.

Die linke Nockenwelle 50 ist in ähnlicher Weise wie die rech te Nockenwelle 52 über ein separates Zugmittelgetriebe an der Kurbelwelle 20 angeschlossen. Dieses Zugmittelgetriebe sitzt im Grundriß zwischen dem obersten Zylinder 16.1 und dem oberen Ende 38 der Brennkraftmaschine 10. Dieses Zugmit telgetriebe besteht aus einer auf der Kurbelwelle sitzenden Zahnscheibe 90, die der Zahnscheibe 80 entspricht. Mit die ser Zahnscheibe kämmt ein Zahnrad 92, das auf einer Neben welle 94 sitzt. Auf dieser Nebenwelle 94 sitzt ferner eine Zahnscheibe 96, die über einen Zahnriemen 98 mit einer auf der linken Nockenwelle 50 sitzenden Zahnscheibe 100 drehbar verbunden ist. Die Nebenwelle 94 entspricht dabei der Neben welle 72, während das Zahnrad 92 dem Zahnrad 76, die Zahn scheibe 96 der Zahnscheibe 78, der Zahnriemen 98 dem Zahnrie men 82 und die Zahnscheibe 100 der Zahnscheibe 70 entspre chen. Beim Drehen der Kurbelwelle 20 werden damit sowohl die rechte Nockenwelle 52 als auch die linke Nockenwelle 50 eben falls in Drehbewegung versetzt. Die dafür jeweils vorhande nen Zugmittelgetriebe sind am jeweiligen Ende der Kurbelwel le 20 und dabei in dem jeweiligen Bereich der Zylinderbank angeordnet, in dem durch den gegenseitigen Versatz der sich gegenüberstehenden Zylinder ein größerer Freiraum zwischen dem jeweiligen letzten Zylinder der betreffenden Zylinder bank und dem oberen 38 bzw. untern Ende 40 der Brennkraft maschine vorhanden ist.

Auf der Nebenwelle 94 ist neben dem Zahnrad 92, der Zahn scheibe 96 gegenüberliegend, eine weitere Zahnscheibe 104 vorhanden. Über diese Zahnscheibe 104 können über ein ledig lich als Pfeil angedeutetes Zugmittel wie z. B. einen Zahn riemen weitere Aggregate angetrieben werden. Diese Aggregate können beispielsweise eine Wasserpumpe enthalten.

Bei der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Brennkraftma schine 110 sind im Unterschied zur Brennkraftmaschine 10 (Fig. 1, 2) nicht zwei sondern nur eine einzige Nebenwelle 112 vorhanden.

Diese Nebenwelle 112 sitzt oberhalb der Kurbelwelle 20 in einem derartigen Abstand, daß ein auf ihr vorhandenes Zahn rad 114, das beispielsweise dem Zahnrad 76 entspricht, mit der auf der Kurbelwelle 20 vorhandenen Zahnscheibe 80 in kämmendem Eingriff steht.

Die Nebenwelle 112 ist in dem V-förmigen Spalt zwischen den beiden Zylinderbänken 12, 14 angeordnet und reicht in Längs richtung zwischen denselben hindurch. Im jeweiligen Endbe reich der beiden Zylinderbänke ist diese Nebenwelle 112 dreh bar gelagert.

Ähnlich wie die Zahnscheibe 78 (Fig. 2) ist auf der Neben welle 112 eine Zahnscheibe 116 angebracht, die über einen Zahnriemen 118, der beispielsweise dem Zahnriemen 82 bei der Brennkraftmaschine 10 entspricht, mit der auf der rechten Nockenwelle 52 angebrachten Zahnscheibe 70 antriebsmäßig ver bunden ist. Die Kurbelwelle 20 treibt damit über ihre Zahn scheibe 80 das Zahnrad 114 und damit die Nebenwelle 112 an; über die auf der Nebenwelle 112 sitzende Zahnscheibe 116 wird mittels des Zahnriemens 118 die Zahnscheibe 70 und da mit die rechte Nockenwelle 52 in entsprechende Rotation ver setzt.

Bezogen auf die Brennkraftmaschine 10 (Fig. 1, 2) braucht bei der Brennkraftmaschine 110 keine der Zahnscheibe 90 entspre chende Zahnscheibe auf der Kurbelwelle 20 vorhanden zu sein. Im dortigen Endbereich der Brennkraftmaschine ist auf der Nebenwelle 112 eine weitere Zahnscheibe 120 vorhanden, die über einen Zahnriemen 122 mit der auf der linken Nockenwelle 50 vorhandenen Zahnscheibe 100 in Eingriff steht. Statt der bei der Brennkraftmaschine 10 vorhandenen beiden Nebenwellen 72, 94 ist bei der Brennkraftmaschine 110 nur eine einzige Nebenwelle 112 vorhanden. Dies bedeutet, daß auf der Kurbel welle 20 auch nur eine einzige Zahnscheibe - beispielsweise die Zahnscheibe 80 bei der Darstellung gemäß Fig. 3 und 4 vorhanden zu sein braucht und auf die andere - beispielswei se Zahnscheibe 90 - verzichtet werden kann. Trotz der in die sem Fall längeren Ausbildung der Nebenwelle 112 stellt diese Ausbildungsform eine kostenmäßig gegenüber der Brennkraft maschine 10 günstigere Lösung dar.

Der Antrieb der jeweiligen Nockenwelle kann auch auf andere Weise als auf der in den Figuren dargestellten erfolgen. So kann die Verbindung zwischen der Nockenwelle und der Kurbel welle durch alle üblicherweise verwendeten Zugmittelausbil dungen (Kette, Zahnriemen, Zahnräder, Königswelle, Schubstan gen, etc.) erfolgen.

Falls gewünscht, kann auch nur der Antrieb für eine einzige Nockenwelle beispielsweise in der in der Zeichnung darge stellten Weise erfolgen; die jeweils andere oder die anderen Nockenwellen können dann beispielsweise durch entsprechend angeordnete Zahnriemen von der mit der Kurbelwelle direkt an getriebenen Nockenwelle aus ihrerseits angetrieben werden.

Claims

1. Nockenwellenantrieb einer Brennkraftmaschine mit zwei V-förmig angeordneten Zylinderbänken, die jeweils zumindest eine Nockenwelle aufweisen, die über ein Zugmittelgetriebe direkt von der Kurbelwelle antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß

- ein erstes Zugmittelgetriebe (78, 82, 70; 116, 118, 70) für die Nockenwelle (52) der einen Zylinderbank (14) innerhalb des einen Endbereiches der Kurbelwelle (20, 110) und
- ein zweites Zugmittelgetriebe (96, 98, 100; 120, 122, 100) für die Nockenwelle (50) der anderen Zylinderbank (12) inner halb des anderen Endbereiches der Kurbelwelle (20, 110) vor handen ist,
- die Zugmittelgetriebe zumindest eine Nebenwelle (72, 94, 112) umfassen, die
- - im seitlichen Abstand zur Kurbelwelle (20, 110) angeord net ist und
- - von der Kurbelwelle (20, 110) antreibbar ist, wobei
- die Zugmittelgetriebe innerhalb der minimalen Längsausdeh nung (38, 40) der Zylinderbänke (12, 14) vorhanden sind.

2. Nockenwellenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Zugmittelgetriebe eine Nebenwelle (72, 94) umfaßt, die im seitlichen Abstand zur Kurbelwelle (20) angeordnet ist.

3. Nockenwellenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Zugmittelgetriebe eine gemeinsame, einzige Nebenwelle (112) umfassen, die oberhalb der Kurbelwelle (20), zwischen den Zylinderbänken (12, 14), angeordnet ist.

4. Nockenwellenantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugmittelgetriebe für die jeweilige Nockenwelle (50, 52) unmittelbar neben dem jeweils äußersten der vorhandenen Pleuel (24, 26) auf die Kurbelwelle (20) einwirksam ist.

5. Nockenwellenantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Zahnräder (80, 90) auf der Kurbelwelle (20) vorhanden sind, von denen jedes mit einem auf einer Nebenwelle vorhan denen Zahnrad kämmend (76, 92) in Eingriff steht.

6. Nockenwellenantrieb einer Brennkraftmaschine mit zwei V-förmig angeordneten Zylinderbänken, die jeweils zumindest eine Nockenwelle aufweisen, die über ein Zugmittelgetriebe direkt von der Kurbelwelle antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß

- ein erstes Zugmittelgetriebe für die Nockenwelle der ersten Zylinderbank innerhalb des einen Endbereiches der Kur belwelle und
- ein zweites Zugmittelgetriebe für die Nockenwelle der ande ren Zylinderbank an dem ersten Zugmittelgetriebe angekoppelt ist, wobei zumindest
- das erste Zugmittelgetriebe eine Nebenwelle umfaßt, die
- - im seitlichen Abstand zur Kurbelwelle angeordnet ist und
- - von der Kurbelwelle antreibbar ist, sowie
- beide Zugmittelgetriebe innerhalb der minimalen Längsaus dehnung der Zylinderbänke vorhanden sind.

7. Nockenwellenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Zugmittelgetriebe unmittelbar neben dem einen äußersten Pleuel auf die Kurbelwelle einwirksam ist.

8. Nockenwellenantrieb nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Zahnscheibe (80, 90) auf der Kurbelwelle (20) vorhanden ist, die mit einem auf einer Nebenwelle (72, 94, 112) vorhandenen Zahnrad (76, 92, 114) kämmend in Eingriff steht.

9. Nockenwellenantrieb nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Zahnscheibe (80, 90) der Kurbelwelle (20) durch eine auf die Kurbelwange neben dem entsprechend äußer sten Pleuel aufgebrachte umlaufende Verzahnung gebildet ist.

10. Nockenwellenantrieb nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Nockenwelle (50, 52) eine Zahnscheibe (100, 70) vorhanden ist, an der das jeweilige Zugmittelgetriebe ange schlossen ist.

11. Nockenwellenantrieb nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Nockenwelle (50, 52) eine Zahnscheibe (100, 70) vorhanden ist, die über jeweils einen Zahnriemen (98, 122; 82, 118) mit einer auf einer Nebenwelle (94, 72, 112) vorhan denen weiteren Zahnscheibe (96, 78, 114) verbunden ist.

12. Nockenwellenantrieb nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Nebenwelle eine Zahnscheibe besitzt, die über einen Zahnriemen mit einer auf der ihr zugeordneten Nockenwelle vorhandenen Zahnscheibe verbunden ist.

13. Nockenwellenantrieb nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die drehantriebsmäßige Verbindung zwischen der Kurbelwelle und den Nockenwellen über Ketten, Königswelle, Schubstangen oder dergleichen herstellbar ist.

14. Nockenwellenantrieb nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß Antriebswellen von Zusatzaggregaten von zumindest einer Nebenwelle (94) aus antreibbar sind.

15. Nockenwellenantrieb nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß Antriebswellen von Zusatzaggregaten von einer auf der Kurbel welle vorhandenen Kurbelwange aus antreibbar sind, wobei die Kurbelwange mit einer umlaufenden Verzahnung ausgebildet ist.

16. Nockenwellenantrieb nach Anspruch 9 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer umlaufenden Verzahnung versehene Kurbelwange mit ihre Ausgleichsfunktion aufrechterhaltenen Ausgleichs massen versehen ist.