DE69917599T2

DE69917599T2 - Nockenwellenkettentrieb für eine Brennkraftmaschine mit zwei obenliegenden Nockenwellen

Info

Publication number: DE69917599T2
Application number: DE69917599T
Authority: DE
Inventors: Pietro Bianchi; Milanovic Dragoljub
Original assignee: Iveco SpA
Current assignee: Iveco SpA
Priority date: 1999-04-23
Filing date: 1999-12-27
Publication date: 2005-06-30
Anticipated expiration: 2019-12-28
Also published as: EP1046790A1; EP1046790B1; ATE267951T1; DE69917599D1; IT1308453B1; ITTO990332A0; US6599208B2; ES2219991T3; US20020082129A1; ITTO990332A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nockenwellenkettentriebvorrichtung zur Steuerung des Verteilersystems einer Brennkraftmaschine mit zwei oben liegenden Nockenwellen.
Die Einzelkettensteuerung der beiden Nockenwellen von Brennkraftmaschinen des oben erwähnten Typs wirft ernsthafte Probleme hinsichtlich der Dimensionierung auf. Dies bedeutet, dass der Abstand zwischen den Achsen der Nockenwellen ein Konstruktionsmerkmal ist, welches von der Ventilanordnung abhängt, und dieser sollte aus Gründen der Dimensionierung so klein wie möglich gehalten werden. Andererseits weisen die Antriebswellen der Nockenwellen ein spezielles Übersetzungsverhältnis (1:2) auf, was bedeutet, dass unter der Voraussetzung, dass beide Nockenwellen durch eine einzelne Kette gesteuert werden, welche ihrerseits durch ein auf der Antriebswelle befindliches Kettenrad gesteuert wird, der Durchmesser der angetriebenen Kettenräder auf den Nockenwellen doppelt so groß ist wie der Durchmesser des Kettenrades der Antriebswelle.
Da die Teilung der Kette im Wesentlichen durch die zu übertragende Kraft bestimmt wird und die Anzahl der Zähne und folglich der Durchmesser des Kettenrades der Antriebswelle nicht unter einen vorgegebenen Grenzwert verringert werden können, ist der sich ergebende Durchmesser der angetriebenen Kettenräder ziemlich groß und unvereinbar mit dem Konstruktionsabstand zwischen den Achsen der Nockenwellen.
Bei einigen bekannten Motoren hat man das Problem teilweise dadurch gelöst, dass man zwei zueinander in Reihe angeordnete Kettentriebe benutzt, und zwar einen ersten Kettentrieb von der Antriebswelle auf eine leerlaufende Zwischenwelle und einen zweiten Kettentrieb von der Zwischenwelle auf die zwei Nockenwellen. Eine derartige Lösung ist jedoch relativ komplex und kostenaufwendig, weil sie eine zusätzliche Zwischenwelle, die keinem anderen Zweck dient, und die zugehörigen Mittel für Befestigung und Lagerung am Motor verlangt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kettentriebvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit zwei oben liegenden Nockenwellen bereitzustellen, welche so konstruiert ist, dass die weiter vorn erwähnten Nachteile auf eine unkomplizierte, effektive und mit niedrigen Kosten verbundene Art und Weise überwunden werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Kettentriebvorrichtung zur Steuerung des Verteilersystems einer Brennkraftmaschine mit zwei oben liegenden Nockenwellen vorgestellt, welche einen ersten Kettentrieb von der Antriebswelle auf eine Zwischenwelle, und einen zweiten Kettentrieb von dieser Zwischenwelle auf die beiden genannten Nockenwellen umfasst; wobei der genannte erste Kettentrieb ein Untersetzungsverhältnis zwischen der genannten Antriebswelle und der genannten Zwischenwelle festlegt und der genannte zweite Kettentrieb ein Untersetzungsverhältnis zwischen der Zwischenwelle und den Nockenwellen festlegt, was dadurch gekennzeichnet ist, dass die genannte Zwischenwelle die Antriebswelle einer Kraftstoffpumpe des genannten Motors darstellt und dass die Kette des genannten zweiten Kettentriebs eine Teilung aufweist, die kleiner als die Teilung der Kette des genannten ersten Kettentriebs ist.
Eine bevorzugte, den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht einschränkende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung soll nun anhand eines Beispieles unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben werden.
In der beigefügten Zeichnung bezeichnet die Bezugszahl 1 in ihrer Gesamtheit eine Kettentriebvorrichtung zur Steuerung des Verteilersystems einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors 2.
Der Motor 2 umfasst eine Antriebswelle 3 mit der Achse A und einer Winkelgeschwindigkeit ω_M und zwei oben liegende Nockenwellen 4 mit der Winkelgeschwindigkeit ω_C = ½ω_M und mit den zugehörigen Achsen B und C, die zueinander und zur Achse A parallel verlaufen und voneinander durch einen Abstand i getrennt sind.
Der Motor 2 umfasst außerdem eine Zwischenwelle 5 für den Antrieb einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe 6, welche einen Teil eines (nicht dargestellten) Lagertank-Einspritzsystems bildet. Die Verwendung eines Lagertank-Systems ermöglicht einen gewissen Spielraum hinsichtlich der Wahl der Winkelgeschwindigkeit (ω_I) der Pumpe 6, d. h. der Zwischenwelle 5. In einem derartigen System ist die Drehzahl der Pumpe vorzugsweise die gleiche wie die der Antriebswelle oder entsprechend dem Ausdruck N/2·n_p niedriger, wobei N eine ganze Zahl ist und n_p die relative Hubzahl (normalerweise 3 oder 4) der Pumpe ist. Eine derartige Beziehung gewährleistet eine ganze Zahl an Pumpenhüben bei jedem Motortakt (zwei Umdrehungen der Antriebswelle) und folglich eine bekannte konstante Phasenbeziehung zwischen den Veränderungen im Förderdruck der Einspritzvorrichtung und den – vorher für jeden Takt festgelegten und beibehaltenen – Einspritzzeitpunkten im Motortakt, bei welchen der Druck durch das elektronische Einspritzsteuersystem bestimmt wird (bekanntlich wird bei Lagertanksystemen die eingespritzte Kraftstoffmenge elektronisch durch die Veränderung der Öffnungszeit der Nadeln gesteuert).
Im Fall von drei relativen Pumpenhüben muss die Pumpendrehzahl N/6 der Motordrehzahl betragen, z. B. 5/6. Die Vorrichtung 1 enthält einen ersten Kettentrieb 7, welcher zwischen der Antriebswelle 3 und der Zwischenwelle 5 angeordnet ist, und einen zweiten Kettentrieb 8, welcher zwischen der Zwischenwelle 5 und den zwei Nockenwellen 4 angeordnet ist.
Der erste Kettentrieb 7 umfasst ein an der Antriebswelle 3 befestigtes Antriebskettenrad 10, ein an der Zwischenwelle 5 befestigtes angetriebenes Kettenrad 11 und eine Kette 12, welche sich im Eingriff mit den Kettenrädern 10 und 11 befindet; und die Anzahl der Zähne der Kettenräder 10, 11 ist dergestalt ausgelegt, dass zwischen der Antriebswelle 3 und der Zwischenwelle 5 ein Untersetzungsverhältnis t₁ = ω_I/ω_M herrscht, welches im Bereich zwischen ½ und 1 liegt und aus den oben dargelegten Gründen in geeigneter Weise durch den Bruch N/2·n_p festgelegt wird, z. B. 5:6. Die Kettenräder 10 und 11 können beispielsweise 25 beziehungsweise 30 Zähne enthalten.
Der zweite Kettentrieb 8 umfasst ein an der Zwischenwelle 5 angebrachtes Antriebskettenrad 15, ein Paar von an den entsprechenden Nockenwellen 4 angebrachten angetriebenen Kettenrädern 16 und eine Kette 17, welche sich mit dem Kettenrad 15 und den beiden Kettenrädern 16 im Eingriff befindet. Die Anzahl der Zähne der Kettenräder 15, 16 ist dergestalt, dass sich ein Übersetzungsverhältnis von t₂ = ω_C/ω_I ergibt, welches zusammen mit dem ersten Kettentrieb 7 ein Gesamt-Untersetzungsverhältnis von 1:2 zwischen der Antriebswelle 3 und jeder der Nockenwellen 4 ergibt. In dem dargestellten Beispiel ist t₂ gleich 3:5, und die Kettenräder 15, 16 können 24 beziehungsweise 40 Zähne umfassen.
Gemäß einem weiteren kennzeichnenden Merkmal der vorliegenden Erfindung kann die Kette 17 für eine geringere Leistung ausgelegt werden und kann aus diesem Grund eine kleinere Teilung als die Kette 12 aufweisen. Beispielsweise können die zwei Kettenteilungen 8 beziehungsweise 9,525 mm betragen.
Die Ketten 12 und 17 werden auf gewöhnliche Art und Weise durch zugehörige Paare von Gleitbacken 19, 20 geführt, und einer der Gleitbacken in jedem Paar ist durch (nicht dargestellte) federnde Mittel beweglich gestaltet, um die zugehörige Kette zu spannen.
Die Vorteile der Vorrichtung 1 werden gemäß den Aussagen der vorliegenden Erfindung aus der vorangegangenen Beschreibung deutlich.
Die Verwendung der Welle 5 der Pumpe 6 als eine Zwischenwelle für beide Kettentriebe 7, 8 bringt mit sich, dass ein zweistufiges Untersetzungsverhältnis erreicht wird, ohne dass eine leerlaufende Zwischenwelle erforderlich ist, welche sonst keinem anderen Zweck dient. Darüber hinaus bringt die geringere Teilung der Kette 17 im Vergleich zur Kette 12 eine Verringerung des Durchmessers der Kettenräder 16 der Nockenwellen 4 mit sich und demzufolge eine Verringerung des Abstandes i zwischen den jeweiligen Achsen.
Es können selbstverständlich an der Vorrichtung 1 Veränderungen vorgenommen werden, ohne dass jedoch vom Rahmen der beigefügten Ansprüche abgewichen wird. Insbesondere können die Übersetzungsverhältnisse der einzelnen Kettentriebe variiert werden.

Claims

Kettentriebvorrichtung (1) zur Steuerung des Verteilersystems einer Brennkraftmaschine (2) mit zwei oben liegenden Nockenwellen (4), welche einen ersten Kettentrieb (7) von der Antriebswelle (3) auf eine Zwischenwelle (5) und einen zweiten Kettentrieb von der Zwischenwelle (5) auf beide genannten Nockenwellen (4) enthält, wobei der genannte erste Kettentrieb (7) ein Untersetzungsverhältnis (t₁) zwischen der genannten Antriebswelle (3) und der genannten Zwischenwelle (5) festlegt und der genannte zweite Kettentrieb (8) ein Untersetzungsverhältnis (t₂) zwischen der Zwischenwelle (5) und den Nockenwellen (4) festlegt, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Zwischenwelle (5) die Antriebswelle der Kraftstoffpumpe (6) des genannten Motors (2) ist, und dadurch, dass die Kette (17) des genannten zweiten Kettentriebs (8) eine Teilung (p₂) aufweist, welche kleiner als die Teilung (p₁) der Kette (12) des genannten ersten Kettentriebs (7) ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte erste Übersetzungsverhältnis (t₁) in dem Bereich zwischen 1:2 und 1 liegt.
Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Pumpe (6) eine Hochdruckpumpe eines Lagertank-Einspritzsystems ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte erste Übersetzungsverhältnis (t₁) durch einen Bruch N/2·n_p bestimmt wird, worin N eine ganze Zahl darstellt, und n_p die Anzahl der relativen Pumpenhübe der Pumpe (6) darstellt.