-
Steuerwellenantrieb für Brennkraftmaschinen mit oben liegender Steuerwelle
Die Erfindung bezieht sich auf einen Steuerwellenantrieb für Brennkraftmaschinen
mit oben liegender Steuerwelle mittels Parallelkurbeltrieb, dessen Hauptlager und
Entfernungen zur Ausschaltung des Einflusses der im Betrieb auftretenden Dehnungen
des Zylinders durch ein besonderes Verbindungsglied bestimmt wird und bei dem die
Lagerung der treibenden Parallelkurbel, die ihrerseits ihren Antrieb von einer nicht
mit ihr gleichachsigen Welle, vorzugsweise der Motorkurbelwelle, über zwei Zahnräder
erhält, um die Längsachse dieser Welle schwenkbar ist.
-
Damit der Parallelkurbelantrieb nicht klemmt, muß der Abstand zwischen
seinen beiden Hauptlagern ungeachtet etwaiger Wärmedehnungen des Zylinders und Zylinderkopfes
stets konstant bleiben. Dies wird z. B. durch eine Verbindungsstange zwischen den
Hauptlagern gewährleistet.
-
Bei einer bekannten Konstruktion dieser Art kommt der obige Ausgleich
zwischen den sich dehnenden Teilen (Zylinder, Zylinderkopf) und der sich nicht dehnenden
Verbindungsstange durch eine schwenkbare Anordnung der Steuerwellenlagerung zustande,
welche eine Relativbewegung derselben in bezug auf den Zylinderkopf in einer lotrechten
Längsebene zuläßt.
-
Diese Schwenkbarkeit ist schon bei einem Zylinder nicht ganz einfach
zu gestalten und wird
um so komplizierter, je mehr Zylinder von
der Steuerwelle bedient werden.
-
Bei anderen Steuerwellenantrieben der eingangs gekennzeichneten Art
ist das auf der einen Parallelkurbel gelagerte Zahnrad um die Kurbelwellenmitte
der Maschine oder um einen in der Nähe der Kurbelwelle angeordneten Zapfen schwingbar
oder auch verschiebbar angeordnet. Der Abstand der Achse dieses Zahnrades von der
Achse der Steuer- oder Nockenwelle wird hierbei durch Stangen bestimmt, deren eines
Ende in den Lagerböcken der Steuerwelle fest eingespannt ist und deren anderes Ende
durch einen kurzem Lenker mit der Achse des Zahnrades verbunden ist.
-
Bei Schwenk- oder Verschiebebewegungen des betreffenden Zahnrades
um die Kurbelwellenmitte bzw. um einen in der Nähe der Kurbelwelle angeordneten
Zapfen infolge von Höhenänderungen zwischen Kurbelwelle und Steuerwelle wird sich
infolgedessen der kurze Lenker zu einer Geraden, welche die Mitte des Zahnrades
mit der Mitte der Steuerwelle verbindet, schräg stellen, wodurch Differenzen in
der Führung des Zahnrades mit Bezug auf die Steuerwelle durch die Verbindungsstange
einerseits und durch die den Antrieb des Zahnrades mit der Steuerwelle vermittelnden
Schubstangen andererseits auftreten. Hierdurch können Klemmkräfte an den Schubstangen
auftreten, welche den beabsichtigten Dehnungsausgleich beeinträchtigen.
-
Die Erfindung vermeidet diese Nachteile und besteht im wesentlichen
darin, daß der Abstand zwischen dem die eine Parallelkurbel bildenden Zapfen des
äußeren Zahnrades und der Steuerwelle durch ein Verbindungsglied bestimmt wird,
welches nach Art eines Lenkers einerseits an der Steuerwelle gleichachsig zu dieser
und andererseits auf der Achse des genannten Zahnrades gleichachsig zu diesem angelenkt
ist. Das als Lenker zwischengeschaltete Verbindungsglied bildet mit dem Zahnradpaar
und dem Maschinengehäuse ein Gelenkdreieck, welches den Bewegungen des Maschinengehäuses
ohne weiteres zwangfrei folgen kann. Auch wird die hierdurch bewirkte Abstandshaltung
mit besonders einfachen Mitteln erzielt.
-
Da das Verbindungsglied gleichzeitig den Abstand zwischen dem auf
der einen Parallelkurbel gelagerten Zahnrad und der Steuerwelle einhält, können
die Schubstangen den Antrieb zwangfrei von dem Zahnrad auf die Steuerwelle übertragen.
-
Vorzugsweise ist ferner erfindungsgemäß das die eine Seite des Gelenkdreiecks
bildende Zahnradpaar von einem Gehäuse umschlossen, das einerseits als Traglenker
für das verschwenkbare Zahnrad des Zahnradpaares und andererseits in Verbindung
mit den umschlossenen Zahnrädern als Ölpumpe dient, wie es bei im Gehäuse fest gelagerten
Zahnrädern an sich bekannt ist. Hierdurch wird eine besondere Zahnradölpumpe erspart.
Die Ölpumpe kann, da vom Maschinengehäuse unabhängig, von außen ohne weiteres zugänglich
angeordnet werden. Auch kann das Maschinengehäuse einfacher gestaltet werden, weil
Ausnehmangen, Befestigungsmittel od. dgl. zur Aufnahme der Ölpumpe nicht erforderlich
sind. Auch kann das Pumpengehäuse ohne weiteres als genügend starker Lenker zur
Lagerung des äußeren schwenkbaren Pumpenzahnrades ausgebildet sein.
-
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind den Ansprüchen und dem folgenden
Ausführungsbeispiel zu entnehmen.
-
Fig. i zeigt die Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Steuerwellenantrieb;
Fig.2 zeigt den Längsschnitt durch den Parallelkurbeltrieb gemäß der Schnittlinie
11-II in Fig. i, und Fig. 3 zeigt den Schnitt durch das schwenkbare Gehäuse gemäß
der Schnittlinie III-III in Fig. i. Mit i ist das Kurbelgehäuse, mit 2 der Zylinderblock
und mit 3 der Zylinderkopf der Brennkraftmaschine bezeichnet. Im Kurbelgehäuse i
ist die Kurbelwelle 4. und auf dem Zylinderkopf 3 die Steuerwelle 5 in üblicher
Weise fest gelagert. Am Ende der Kurbelwelle 4 ist auf dieser das Zahnrad 6 mit
Hilfe der Schraube 7 unter Verwendung einer Sicherung gegen Verdrehung fest aufgeschraubt.
Auf der Welle des Zahnrades 6 ist das Gehäuse 8 schwenkbar gelagert, das das zweite
Zahnrad 9 des Steuerwellenantriebes umschließt. Konzentrisch zur Achse dieses Zahnrades
9 ist auf dem Gehäuse 8 die Verbindungsstange io gelagert. Am oberen Ende ist die
Verbindungsstange io um den zur Steuerwellenachse konzentrischen Teils' der Steuerwelle
5 schwenkbar gelagert. Somit hält die Verbindungsstange io das schwenkbare Gehäuse
8 in seiner jeweiligen, durch die Wärmedehnung des Zylinders :2 und Zylinderkopfes
3 gegebenen Stellung. Am Zahnrad 9 sitzen die beiden Kurbelzapfen i i und 12, die
über zwei Schubstangen 13 und 14 mit entsprechenden Kurbelzapfen 15 und 16 der Steuerwelle
5 verbunden sind. Dieser Parallelkurbeltrieb arbeitet stets einwandfrei ohne Klemmen,
da die Verbindungsstange io unabhängig von allen Wärmedehnungen, also von allen
Änderungen der Achsentfernung zwischen Kurbelwelle 4 und Steuerwelle 5, die Achsentfernung
des Parallelkurbeltriebs konstant hält. Zwei Parallelkurbeltriebe mit etwa 9o° Versetzung
sind vorgesehen, um für die Kraftübertragung auf die Steuerwelle 5 keine Totlagen
zu erhalten.
-
Die Zahnräder 6 und 9 sind im Zusammenspiel mit dem Gehäuse 8 in an
sich bekannter Weise als Ölpumpe für die Brennkraftmaschine ausgebildet. Der Ölfluß
ist durch die Pfeile 17 und 18 angedeutet. Bei üblichen Motorkonstruktionen kann
man die Zahnräder des Steuerwellenantriebes nur schlecht auch als Ölpumpe wirken
lassen, weil die Zahnräder infolge der verhältnismäßig weit auseinanderliegenden
Kurbel- und Steuerwelle ziemlich großen Durchmesser haben, so daß zu große Ölmengen
gefördert würden und das Pumpengehäuse auch verhältnismäßig schwer würde. Hingegen
bietet der erfindungsgemäße Antrieb den Vorteil, daß man bei der Bemessung der Zahnräder
nicht an einen vorgegebenen großen Achsabstand gebunden ist, sondern diesen so klein
halten kann,
wie es im Hinblick auf die Kraftübertragung und Pumpleistung
am günstigsten erscheint.
-
Bemerkt werden soll noch, daß der Schwenkwinkel des Gehäuses 8 im
Betrieb so gering ist, daß die Auswirkungen auf die Steuerzeiten bzw. auf den Anschluß
der Rohrleitungen der Ölpumpe praktisch keine Rolle spielen.
-
Bezüglich der baulichen Ausgestaltung ist man natürlich nicht an die
aus Fig. i hervorgehenden Winkelverhältnisse gebunden. So kann die Steuerwelle z.
B. auch senkrecht über der Kurbelwelle liegen, und die Verbindungslinie zwischen
den beiden Zahnradmitten braucht auch nicht waagerecht zu verlaufen.