WO2010009740A2 - Geteilter rädertrieb mit besonderen verzahnungseigenschaften - Google Patents

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WO2010009740A2 PCT/EP2008/005943 EP2008005943W WO2010009740A2 WO 2010009740 A2 WO2010009740 A2 WO 2010009740A2 EP 2008005943 W EP2008005943 W EP 2008005943W WO 2010009740 A2 WO2010009740 A2 WO 2010009740A2
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gear
gears
internal combustion
camshaft
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Helmut Müller
Michael Neitz
Leo Plum
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FEV Motorentechnik GmbH and Co KG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02—Valve drive
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/026—Gear drive

Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine with a crankshaft, with at least one camshaft and with a plurality of gears complete gear drive, is applied to the crankshaft torque applied to the camshaft, wherein in each case one gear is in mesh with at least one other gear of the gear drive, and wherein a first group of gears of the gear drive lies in a first plane and forms a base drive, which is driven by the crankshaft, and a second group of gear wheels of the drive wheel is located in another plane parallel to the plane of the base drive second plane and one Cam drive for driving the camshaft forms, wherein the base drive and the cam drive are coupled together via a double gear.
  • Such an internal combustion engine is known from US Pat. No. 3,452,610, the wheel drive of which can be divided into a cam drive and a basic drive.
  • the camshaft is a combustion-relevant component for the internal combustion engine, so that the rotational speed of the camshaft is precisely defined with respect to the rotational speed of the crankshaft.
  • chain drives or toothed belt drives can be selected instead of the wheel drive, the services that can be transferred are limited.
  • aggregates to be driven in a wheel drive such as hydraulic pumps, air presses, which require considerable power, can be easily integrated with regard to transferable power.
  • gear drive allows higher transferable performances, but also has certain disadvantages.
  • the distance between the axis of the camshaft and the axis of the crankshaft may vary only slightly, since otherwise the meshing engagement between the individual gears of the gear drive would be adversely affected.
  • cylinder head gaskets of different thicknesses are used to adjust the so-called dead volume in the combustion chamber of the individual cylinders of the internal combustion engine or the distance between the valves and the piston.
  • the thickness of the cylinder head gasket has an influence on the center distance of the crankshaft and camshaft.
  • adjustable devices are used in the gear drive by means of rocker arm or eccentric.
  • the use of selected classified components is known. However, this means a considerable installation and control effort.
  • due to the tolerances to be maintained at the axial distance between the crankshaft and the camshaft the possibilities of reworking long-running, wear-prone components are limited.
  • the invention is therefore based on the object to provide an internal combustion engine with gear drive, in which the adjustment effort, the installation effort and maintenance costs is low.
  • an internal combustion engine with a crankshaft, with at least one camshaft and with a a plurality of gearwheels comprising gear drive can be transmitted by the voltage applied to the crankshaft torque on the Nockenweile, wherein in each case a gear with at least one other gear of the gear drive is in meshing engagement and wherein a first group of gears of the gear drive is in a first plane and a base drive forms, which is driven by the crankshaft, and a second group of gears of the gear drive in another plane parallel to the plane of the base plane second plane and forms a cam drive for driving the at least one camshaft, wherein the base drive and the cam drive via a double gear as are counter gear coupled to one another, wherein the angle of engagement WEL O N T of the meshing engagement of the gears of the cam drive chem smaller than the pressure angle ⁇ ⁇ B of the meshing engagement of the gears of the base drive is reduced.
  • the pressure angle is the angle at which an engagement distance is inclined, on which a point of contact moves between the adjacent teeth of two meshing gears.
  • the pressure angle ⁇ N ⁇ gears of the cam gear is less than 20 ° (for example, between 10 ° and 18 °), while the pressure angle CIB T for the sprockets of the base drive is equal to 20 °.
  • a pressure angle of 20 ° applies to gears.
  • the base drive comprises a crankshaft gearwheel which is non-rotatably seated on the crankshaft.
  • the double gear comprises two juxtaposed gears, one of which lies in the plane of the base drive and is part of the base drive and the other is in the plane of the cam drive and is part of the cam drive, wherein the two gears of the double gear can have different diameters.
  • the base drive comprises gears which serve to drive pumps or other units which require high bars. Examples include hydraulic pumps, air compressors and mechanical drives.
  • the cam drive may also have at least one gear for driving an engine that requires only moderate power (for example, fuel pump, power steering pump).
  • base drive and cam drive can thus be used to drive units and the like, but units with high power should advantageously be driven by the base drive.
  • the cam gear may comprise a first intermediate gear and a second intermediate gear meshing with each other and connected between the double gear and the camshaft gear rotationally fixed on the camshaft. Through these intermediate wheels, the given distance between the camshaft and the double gear or the crankshaft can be bridged. In addition, at least one of the intermediate wheels can be used to drive a gear for another unit.
  • the cam drive can additionally serve to drive a second camshaft of the internal combustion engine. This can be accomplished on the one hand by additional gears through which the second camshaft can be positively coupled to the crankshaft. Alternatively, although it is possible to drive the second camshaft via the cam gear, but to use a chain or a toothed belt for the torque transmission to the second camshaft.
  • the gears of the cam drive may have a gear module that is different from a gear module of the gears of the base drive.
  • the gears of the base drive and the cam drive can be adjusted with regard to the toothing characteristics. training and adapting to specific conditions.
  • the sprockets of the base drift can have teeth with a reinforced tooth root. This increases the Zahnfußfestmaschine and thus the transferable benefits by the base drive. Teeth with the reinforced tooth root can be made by a positive profile shift. With a positive profile displacement, the distance of the producing tool to the gear to be produced is increased in the manufacture of the toothing.
  • FIG. 1 shows schematically an internal combustion engine with gear drive in front view
  • Fig. 2 shows the wheel drive of Figure 1 in side view.
  • FIG. 1 shows an internal combustion engine which is only schematically illustrated and which is designated 1 in its entirety.
  • FIG. 1 shows the internal combustion engine 1 in front view.
  • the internal combustion engine 1 comprises a crankcase 10, a cylinder block 20 and a cylinder head 30.
  • the internal combustion engine 1 has a gear drive 40.
  • FIG. 2 shows the wheel drive 40 in a side view, with FIG. 2 also showing further components.
  • a crankshaft 11 of the internal combustion engine 1 is shown, which is to be mounted rotatably about a crankshaft axis 12 in the crankcase 10.
  • FIG. 2 shows a camshaft 31, which is rotatably mounted about a camshaft axis 32.
  • FIG. 2 shows a flywheel 2, which is arranged coaxially to the crankshaft 11 and is connected to it in a rotationally fixed manner.
  • the gear drive 40 has a first group 41 of gears, which lie in a first plane 42.
  • the plane 42 extends perpendicular to the crankshaft axis 12.
  • Another group 43 of gears lies in a second plane 44.
  • the gears, which lie in the first plane 42, form a base drive 45, while lying in the plane 44 gears form a cam drive 46.
  • the gear drive 40 and here in particular the cam drive 46 serve to transmit a rotation of the crankshaft 11 in a specific ratio and rotational angle ratio to the camshaft 31 of the internal combustion engine 1.
  • the torque flow from the crankshaft 11 to the camshaft 31 takes place via a crankshaft gearwheel 47, which meshes with an intermediate gear 48.
  • the intermediate gear 48 in turn is in meshing engagement with a gear 49a of a counter gear 49.
  • the counter gear 49 has, in addition to the gear 49a, a further gear 49b, wherein the gears 49a, 49b coaxially arranged side by side. While the gears 47, 48, 49a lie in the plane 42 of the base drive 45, the gear 49b lies in the plane 44 and thus forms part of the cam drive 46.
  • the diameter of the gear 49a is in about twice the diameter of the gear 49b.
  • the gear drive 40 serves not only to drive the camshaft 31, but also to drive (auxiliary) units, which are not shown in Figures 1 and 2.
  • the units can be part of the internal combustion engine 1 or part of a not shown motor vehicle, in which the internal combustion engine 1 is installed.
  • a gear 53 which lies in the plane of the base drive 45 and meshes with the intermediate gear 48, drives a fuel pump.
  • a likewise meshing with the intermediate gear 48 gear 54 provides the drive of an air compressor and at the same time via a gear 55 for driving a power steering pump.
  • the base drive 45 more gears 56, 57 are assigned, of which the one gear 56 meshes with the crankshaft gear 47 and the drive of a lubricating oil pump is used.
  • the other gear 57 is driven by the gear 56.
  • the circles 58, 59, 60 show positions of further or alternative gears which can be integrated into the gear drive.
  • a gear could be arranged in the position represented by the circle 58, can be tapped by the torque or power from the cam drive 46.
  • the camshaft 31 is driven via the cam gear 46, but also power for auxiliary drives or the like is provided.
  • a cylinder head gasket 33 is provided, through the thickness of which the so-called dead volume in the combustion chambers of the internal combustion engine 1 or the distance between the pistons and the valves of the internal combustion engine 1 is adjusted.
  • the thickness of the cylinder head gasket 33 may vary in size, which has an influence on the axial distance D between the axis 12 of the crankshaft 11 and the axis 32 of the camshaft 31.
  • other tolerances eg, the crankcase 10, the cylinder block 20, the cylinder head 30, the bearing of the crankshaft 12 and camshaft 31 affect the center distance D.
  • the reduced pressure angle ⁇ N ⁇ can be in a range between 10 ° to 18 °, preferably between 14 ° and 16 °.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Verbrennungsmotor 1 mit einer Kurbelwelle 11, mit wenigstens einer Nockenwelle 31 und mit einem mehrere Zahnräder umfassenden Rädertrieb 40, durch den an der Kurbelwelle 11 anliegendes Drehmoment auf die Nockenwelle 31 übertragbar ist, wobei jeweils ein Zahnrad mit wenigstens einem anderen Zahnrad des Rädertriebs 40, 40' im kämmenden Eingriff steht und wobei eine erste Gruppe 41 von Zahnrädern des Rädertriebs 40, 40' in einer ersten Ebene 42 liegt und einen Basistrieb (45) bildet, der von der Kurbelwelle 11 angetrieben wird, und eine zweite Gruppe 43 von Zahnrädern des Rädertriebs 40 in einer anderen, zur Ebene des Basistriebs parallelen zweiten Ebene 44 liegt und einen Nockentrieb 46 zum Antrieb der wenigstens einen Nockenwelle 46 bildet, wobei der Basisbetrieb 45 und der Nockentrieb 46 über ein Doppelzahnrad 49 miteinander gekoppelt sind, wobei der Eingriffswinkel aNT des kämmenden Eingriffs für die Zahnräder des Nockentriebs 31 kleiner als der Eingriffswinkel aBT des kämmenden Eingriffs für die Zahnräder des Basistriebs 45 ist.

Description

FEV Motorentechnik GmbH 15. Juli 2008
Neuenhofstr. 181 Ne/keu (2008007725) 52078 Aachen Q08303WO00
Geteilter Rädertrieb mit besonderen Verzahnungseigenschaften
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit einer Kurbelwelle, mit wenigstens einer Nockenwelle und mit einem mehrere Zahnräder umfassenden Rädertrieb, durch den an der Kurbelwelle anliegendes Drehmoment auf die Nockenwelle übertragbar ist, wobei jeweils ein Zahnrad mit wenigstens einem anderen Zahnrad des Rädertriebs im kämmenden Eingriff steht, und wobei eine erste Gruppe von Zahnrädern des Rädertriebs in einer ersten Ebene liegt und einen Basistrieb bildet, der von der Kurbelwelle angetrieben wird, und eine zweite Gruppe von Zahnrädern des Rä- dertriebs in einer anderen, zur Ebene des Basistriebs parallelen zweiten Ebene liegt und einen Nockentrieb zum Antrieb der Nockenwelle bildet, wobei der Basistrieb und der Nockentrieb über ein Doppelzahnrad miteinander gekoppelt sind.
Aus der US-3,452,610 ist ein derartiger Verbrennungsmotor bekannt, dessen Räder- trieb sich in einen Nockentrieb und einen Basistrieb aufteilen lässt. Eine Kopplung der in verschiedenen Ebenen liegenden Triebe erfolgt über ein Doppelzahnrad als Vorgelegezahnrad mit zwei nebeneinander koaxial angeordneten Zahnrädern, wobei das eine Zahnrad Teil des Basistriebs und das andere Zahnrad Teil des Nockentriebs ist. Die Nockenwelle stellt für den Verbrennungsmotor ein verbrennungsrele- vantes Bauteil dar, so dass die Drehzahl der Nockenwelle gegenüber der Drehzahl der Kurbelwelle genau festgelegt ist. Dies kann bei einem Rädertrieb, bei dem die Zahnräder nur in einer Ebene angeordnet sind, zu einem Durchmesser eines drehfest auf der Nockenwelle sitzenden Nockenwellenrades führen, durch den die Höhe des Verbrennungsmotors nachteilig vergrößert wird. Auch andere verbrennungsrele- vante Bauteile, wie beispielsweise die Einspritzpumpe, welche ebenfalls durch den
Rädertrieb mit festgelegten Übersetzungen angetrieben werden müssen, erschweren
B^πβüNOβKOP« die Konstruktion und Auslegung und Gestaltung des Rädertriebs insbesondere bei begrenztem Bauraum für den Verbrennungsmotor.
Zwar können anstatt des Rädertriebs Kettentriebe oder Zahnriementriebe gewählt werden, doch sind die damit übertragbaren Leistungen beschränkt. Dagegen lassen sich bei einem Rädertrieb anzutreibende Aggregate, wie Hydraulikpumpen, Luftpres- ser, die erhebliche Leistungen benötigen, hinsichtlich übertragbarer Leistung leicht integrieren.
Die Verwendung eines Rädertriebs, ermöglicht höhere übertragbare Leistungen, weist aber auch gewisse Nachteile auf. So darf der Abstand der Achse der Nockenwelle und der Achse der Kurbelwelle nur in geringem Maße variieren, da ansonsten der kämmende Eingriff zwischen den einzelnen Zahnrädern des Rädertriebs nachteilig beeinflusst würde.
Bei Verbrennungsmotoren werden Zylinderkopfdichtungen verschiedener Dicken verwendet, um das sogenannte Totvolumen im Brennraum der einzelnen Zylinder des Verbrennungsmotors bzw. den Abstand zwischen den Ventilen und den Kolben einzustellen. Die Dicke der Zylinderkopfdichtung hat jedoch Einfluss auf den Achsab- stand von Kurbelwelle und Nockenwelle. Zum Ausgleich der verschiedenen Dicken der Zylinderkopfdichtungen werden mittels Schwinghebel oder Excenter einstellbare Vorrichtungen im Rädertrieb verwendet. Auch ist die Verwendung selektierter klassierter Bauteile bekannt. Dies bedeutet jedoch einen erheblichen Montage- und Kontrollaufwand. Zudem sind bedingt durch die einzuhaltenden Toleranzen beim Achs- abstand zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle die Nacharbeitsmöglichkeiten von lang gelaufenen verschleißbehafteten Bauteilen begrenzt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Verbrennungsmotor mit Rädertrieb bereitzustellen, bei dem der Einstellaufwand, der Montageaufwand und der Instandhaltungsaufwand gering ist.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird gelöst durch einen Verbrennungsmotor mit einer Kurbelwelle, mit wenigstens einer Nockenwelle und mit einem mehrere Zahnräder umfassenden Rädertrieb, durch den an der Kurbelwelle anliegendes Drehmoment auf die Nockenweile übertragbar ist, wobei jeweils ein Zahnrad mit wenigstens einem anderen Zahnrad des Rädertriebs im kämmenden Eingriff steht und wobei eine erste Gruppe von Zahnrädern des Rädertriebs in einer ersten Ebene liegt und einen Basistrieb bildet, der von der Kurbelwelle angetrieben wird, und eine zweite Gruppe von Zahnrädern des Rädertriebs in einer anderen, zur Ebene des Basistriebs parallelen zweiten Ebene liegt und einen Nockentrieb zum Antrieb der wenigstens einen Nockenwelle bildet, wobei der Basistrieb und der Nockentrieb über ein Doppelzahnrad als Vorgelegezahnrad miteinander gekoppelt sind, bei wel- chem der Eingriffswinkel ONT des kämmenden Eingriffs für die Zahnräder des Nockentriebs kleiner als der Eingriffswinkel αBτ des kämmenden Eingriffs für die Zahnräder des Basistriebs reduziert ist.
Der Eingriffswinkel ist dabei der Winkel, mit der eine Eingriffsstrecke geneigt ist, auf der sich ein Berührpunkt zwischen den aneinander liegenden Zähnen zweier im Eingriff stehende Zahnräder bewegt.
Vorzugsweise ist der Eingriffswinkel αNτ Zahnräder des Nockentriebs kleiner als 20° (beispielsweise zwischen 10° und 18°), während der Eingriffswinkel CIBT für die Zahn- räder des Basistriebs gleich 20° ist. Somit kann bei den Zahnrädern des Basistriebs auf Standardzahnräder bzw. auf Standardherstellungsverfahren für Zahnräder zurückgegriffen werden, da standardmäßig ein Eingriffswinkel von 20° bei Zahnrädern gilt. Zwar sind die Herstellungskosten für die Zahnräder des Nockentriebs aufgrund des gegenüber dem Standardwert geänderten Eingriffswinkels grundsätzlich höher, doch halten sich die Mehrkosten aufgrund der bei Verbrennungsmotoren üblichen Massenproduktion in Grenzen. Der mögliche Mehraufwand wird durch die Vorteile bei der vereinfachten Einstellung, der Montage und der Instandhaltung kompensiert.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst der Basistrieb ein auf der Kur- beiwelle drehfest sitzendes Kurbelwellenzahnrad. Weiterhin kann vorgesehen sein dass das Doppelzahnrad mit zwei nebeneinander angeordnete Zahnräder umfaßt, von denen das eine in der Ebene des Basistriebs liegt und Teil des Basistriebs ist und das andere in der Ebene des Nockentriebs liegt und Teil des Nockentriebs ist, wobei die beiden Zahnräder des Doppelzahnrads unterschiedlich große Durchmesser aufweisen können. Somit lassen sich durch das Doppelzahnrad die notwendigen Übersetzungen zwischen Kurbelwellenzahnrad und einem Nockenwellenzahnrad, welches auf der Nockenwelle sitzt, realisieren, ohne dass dabei auf entsprechend große Durchmesser des Nockenwellenzahnrads zurückgegriffen werden muss.
Vorzugsweise umfasst der Basistrieb Zahnräder, die zum Antrieb von Pumpen oder anderer Aggregate dienen, welche hohe Leisten benötigen. Beispiele hierfür sind Hydraulikpumpen, Luftpresser und mechanische Antriebe. Der Nockentrieb kann je- doch auch wenigstens ein Zahnrad zum Antrieb eines Aggregats aufweisen, das nur moderate Leistung benötigt (beispielsweise Kraftstoffpumpe, Lenkhilfepumpe). Grundsätzlich können somit Basistrieb und Nockentrieb zum Antrieb von Aggregaten und dgl. verwendet werden, wobei jedoch Aggregate mit großer Leistung vorteilhafterweise vom Basistrieb angetrieben werden sollten.
Der Nockentrieb kann ein erstes Zwischenrad und ein zweites Zwischenrad aufweisen, die miteinander kämmen und zwischen dem Doppelzahnrad und dem auf der Nockenwelle drehfest sitzenden Nockenwellenzahnrad geschaltet sind. Durch diese Zwischenräder lässt sich der gegebene Abstand zwischen der Nockenwelle und dem Doppelzahnrad bzw. der Kurbelwelle überbrücken. Zusätzlich kann zumindest eines der Zwischenräder zum Antrieb eines Zahnrads für ein weiteres Aggregat verwendet werden.
Der Nockentrieb kann zusätzlich zum Antrieb einer zweiten Nockenwelle des Verbrennungsmotors dienen. Dies kann einerseits durch zusätzliche Zahnräder bewerkstelligt werden, durch die die zweite Nockenwelle formschlüssig mit der Kurbelwelle gekoppelt werden kann. Alternativ dazu ist es möglich, die zweite Nockenwelle zwar über den Nockentrieb anzutreiben, jedoch für die Drehmomentübertragung auf die zweite Nockenwelle eine Kette oder einen Zahnriemen zu verwenden.
Die Zahnräder des Nockentriebs können ein Zahnradmodul aufweisen, das von einem Zahnradmodul der Zahnräder des Basistriebs verschieden ist. Somit lassen sich die Zahnräder von Basistrieb und Nockentrieb hinsichtlich der Verzahnungscharakte- ristik unterschiedlich ausbilden und gezielt an die vorgegebenen Rahmenbedingungen anpassen.
Die Zahnräder des Basistriebs können Zähne mit einem verstärkten Zahnfuß aufwei- sen. Dadurch erhöht sich die Zahnfußfestigkeit und somit die übertragbaren Leistungen durch den Basistrieb. Zähne mit dem verstärkten Zahnfuß lassen sich durch eine positive Profilverschiebung herstellen. Bei einer positiven Profilverschiebung wird bei der Herstellung der Verzahnung der Abstand des herstellenden Werkzeugs zum herzustellenden Zahnrad vergrößert.
Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch einen Verbrennungsmotor mit Rädertrieb in Ansicht von vorne;
Fig. 2 den Rädertrieb der Figur 1 in Seitenansicht.
Die Figuren 1 und 2 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Figur 1 zeigt dabei einen nur schemenhaft dargestellten Verbrennungsmotor, der in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichnet wird. Figur 1 zeigt den Verbrennungsmotor 1 in Vorderansicht. Der Verbrennungsmotor 1 umfasst ein Kurbelgehäuse 10, einen Zylinderblock 20 und ein Zylinderkopf 30. Des weiteren weist der Verbrennungsmotor 1 einen Rädertrieb 40 auf. Figur 2 zeigt den Rädertrieb 40 in Seitenansicht, wobei Figur 2 darüber hinaus noch weitere Bauteile zeigt. Insbesondere ist eine Kurbelwelle 11 des Verbrennungsmotors 1 gezeigt, die um eine Kurbelwellenachse 12 drehbar in dem Kurbelgehäuse 10 gelagert sein soll.
Des weiteren zeigt Figur 2 eine Nockenwelle 31 , die um eine Nockenwellenachse 32 drehbar gelagert ist. Zudem zeigt Figur 2 ein Schwungrad 2, das koaxial zur Kurbel- welle 11 angeordnet ist und mit dieser drehfest verbunden ist.
Der Rädertrieb 40 weist eine erste Gruppe 41 von Zahnrädern auf, die in einer ersten Ebene 42 liegen. Die Ebene 42 erstreckt sich senkrecht zur Kurbelwellenachse 12. Eine weitere Gruppe 43 von Zahnrädern liegt in einer zweiten Ebene 44. Die Zahnräder, die in der ersten Ebene 42 liegen, bilden einen Basistrieb 45, während die in der Ebene 44 liegenden Zahnräder einen Nockentrieb 46 bilden.
Der Rädertrieb 40 und hier insbesondere der Nockentrieb 46 dienen dazu, eine Drehung der Kurbelwelle 11 in einem bestimmten Übersetzungs- und Drehwinkelverhältnis auf die Nockenwelle 31 des Verbrennungsmotors 1 zu übertragen. Der Dreh- momentfluss von der Kurbelwelle 11 zur Nockenwelle 31 erfolgt dabei über ein Kurbelwellenzahnrad 47, das mit einem Zwischenrad 48 kämmt. Das Zwischenrad 48 wiederum steht im kämmenden Eingriff mit einem Zahnrad 49a eines Vorgelegerads 49. Das Vorgelegerad 49 weist neben dem Zahnrad 49a ein weiteres Zahnrad 49b auf, wobei die Zahnräder 49a, 49b koaxial nebeneinander angeordnet sind. Während die Zahnräder 47, 48, 49a in der Ebene 42 des Basistriebs 45 liegen, liegt das Zahnrad 49b in der Ebene 44 und ist somit Teil des Nockentriebs 46. Wie der Figur 1 ent- nommen werden kann, ist der Durchmesser des Zahnrads 49a in etwa doppelt so groß wie der Durchmesser des Zahnrads 49b.
Der Drehmomentfluss vom Zahnrad 49b zu einem Nockenwellenzahnrad 50, welches drehfest auf der Nockenwelle 31 sitzt, erfolgt über zwei weitere Zwischenräder 51 , 52. Somit bilden die in der Ebene 44 liegenden Zahnräder 49b, 50, 51 und 52 den Nockentrieb 46. Die formschlüssige Verbindung zwischen dem Nockentrieb 46 und dem Basistrieb erfolgt über das bereits oben erwähnte Vorgelegerad 49. Insbesondere durch das Verhältnis der Durchmesser der Zahnräder 49a, 49b wird das erforderliche Übersetzungsverhältnis zwischen Kurbelwelle 11 und Nockenwelle 31 erreicht. Dies hat den Vorteil, dass das Übersetzungsverhältnis zwischen Nockenwelle 31 und Kurbelwelle 11 nicht über den Durchmesser des Nockenwellenzahnrads 50 realisiert werden muss, wodurch bei festgelegter Lage der Nockenwellenachse 32 die Bauhöhe des Verbrennungsmotors 1 vergleichsweise gering gehalten werden kann.
Der Rädertrieb 40 dient nicht nur zum Antrieb der Nockenwelle 31 , sondern auch zum Antrieb von (Hilfs-) Aggregaten, die in den Figuren 1 und 2 nicht weiter dargestellt sind. Die Aggregate können Teil des Verbrennungsmotors 1 oder Teil eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs sein, in dem der Verbrennungsmotor 1 eingebaut ist.
Ein Zahnrad 53, das in der Ebene des Basistriebs 45 liegt und mit dem Zwischenrad 48 kämmt, treibt eine Kraftstoffpumpe an. Ein ebenfalls mit dem Zwischenrad 48 kämmendes Zahnrad 54 sorgt für den Antrieb eines Luftpressers und gleichzeitig über ein Zahnrad 55 für den Antrieb einer Lenkhilfepumpe. Zudem sind dem Basistrieb 45 weitere Zahnräder 56, 57 zugeordnet, von denen das eine Zahnrad 56 mit dem Kurbelwellenzahnrad 47 kämmt und dem Antrieb einer Schmierölpumpe dient. Das andere Zahnrad 57 wird über das Zahnrad 56 angetrieben.
In Figur 1 sind durch die Kreise 58, 59, 60 Positionen weiterer oder alternativer Zahnräder dargestellt, die sich in den Rädertrieb einbinden lassen. Beispielsweise könnte in der durch den Kreis 58 dargestellten Position ein Zahnrad angeordnet sein, durch den Drehmoment oder Leistung vom Nockentrieb 46 abgegriffen werden kann. Somit besteht die Möglichkeit, dass über den Nockentrieb 46 nicht nur die Nockenwelle 31 angetrieben wird, sondern auch Leistung für Nebenantriebe oder dgl. bereitgestellt wird.
Zwischen dem Zylinderblock 20 und dem Zylinderkopf 30 ist eine Zylinderkopfdichtung 33 vorgesehen, durch deren Dicke das sogenanntes Totvolumen in den Brennräumen des Verbrennungsmotors 1 bzw. der Abstand zwischen den Kolben und den Ventilen des Verbrennungsmotors 1 eingestellt wird. Somit kann die Dicke der Zylinderkopfdichtung 33 unterschiedlich groß ausfallen, was Einfluss auf den Achsab- stand D zwischen der Achse 12 der Kurbelwelle 11 und der Achse 32 der Nockenwelle 31 hat. Zudem beeinflussen weitere Toleranzen (z.B. des Kurbelgehäuses 10, des Zylinderblocks 20, des Zylinderkopfs 30, der Lager von Kurbelwelle 12 und Nockenwelle 31) den Achsabstand D. Um Schwankungen bei der Herstellung des Verbrennungsmotors 1 aufzufangen, kämmen die Zahnräder 49b, 50, 51 , 52 des Nockentriebs 46 mit einem Eingriffswinkel αNτ, der gegenüber dem Standardwert von 20° reduziert ist. Der reduzierte Eingriffswinkel αNτ kann dabei in einem Bereich zwischen 10° bis 18°, vorzugsweise zwischen 14° und 16° liegen. Somit verläuft eine Eingriffstrecke, auf der die Berührpunkte von aneinander liegenden Zähnen zweier im Eingriff befindlichen Zahnräder liegen, flacher, wodurch eine gleichmäßigere Drehmomentübertragung zwischen den Zahnrädern erfolgt.
Beim Basistrieb 45 des in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels sollen die zum Basistrieb zählenden Zahnräder mit einem Eingriffswinkel αBτ = 20° kämmen. Somit kann für diese Zahnräder auf Standardzahnräder bzw. Standardherstellverfahren zurückgegriffen werden.
Bezugszeichenliste
1 Verbrennungsmotor
2 Schwungrad
10 Kurbelgehäuse
11 Kurbelwelle
12 Achse 0 Zylinderblock 0 Zylinderkopf 1 Nockenwelle 2 Achse 3 Zylinderkopfdichtung 0 Rädertrieb 1 erste Gruppe von Zahnrädern 2 Ebene 3 zweite Gruppe von Zahnräder 4 Ebene 5 Basistrieb 6 Nockentrieb 7 Kurbelwellenzahnrad 8 Zwischenrad 9 Vorgelegerad (49a, 49b Zahnräder) 0 Nockenwellenzahnrad 1 Zwischen rad 2 Zwischenrad 3-57 Zahnrad 8-60 Kreis

Claims

FEV Motorentechnik GmbH 15. Juli 2008Neuenhofstr. 181 Ne/keu (2008007725)52078 Aachen Q08303WO00Geteilter Rädertrieb mit besonderen VerzahnungseigenschaftenPatentansprüche
1. Verbrennungsmotor (1) mit einer Kurbelwelle (11), mit wenigstens einer Nockenwelle (31) und mit einem mehrere Zahnräder umfassenden Rädertrieb (40), durch den an der Kurbelwelle (11) anliegendes Drehmoment auf die Nockenwelle (31) übertragbar ist, wobei jeweils ein Zahnrad mit wenigstens einem anderen Zahnrad des Rädertriebs (40, 40') im kämmenden Eingriff steht und wobei eine erste Gruppe (41) von Zahnrädern des Rädertriebs (40, 40') in einer ersten Ebene (42) liegt und einen Basistrieb (45) bildet, der von der Kurbelwelle (11) angetrieben wird, und eine zweite Gruppe (43) von Zahnrädern des Rädertriebs (40) in einer anderen, zur Ebene des Basistriebs parallelen zweiten Ebene (44) liegt und einen Nockentrieb (46) zum Antrieb der wenigstens einen Nockenwelle (46) bildet, wobei der Basisbetrieb (45) und der Nockentrieb (46) über ein Doppelzahnrad (49) miteinander gekoppelt sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Eingriffswinkel C-NT des kämmenden Eingriffs für die Zahnräder des Nockentriebs (31) kleiner als der Eingriffswinkel C-BT des kämmenden Eingriffs für die Zahnräder des Basistriebs (45) ist.
2. Verbrennungsmotor (1) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Eingriffswinkel αNτ kleiner als 20° ist und dass der Eingriffswinkel αBτ gleich 20° ist.
3. Verbrennungsmotor (1) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Basistrieb (45) ein auf der Kurbelwelle (11) drehfest sitzendes Kurbelwellenzahnrad (47) umfaßt.
4. Verbrennungsmotor (1) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Doppelzahnrad (49) zwei nebeneinander angeordneten Zahnräder (49a, 49b) umfasst, von denen das eine Zahnrad (49a) in der Ebene (42) des Basistriebs (45) liegt und Teil des Basistriebs (45) ist und das andere Zahnrad (49) in der Ebene (44) des Nockentriebs (46) liegt und Teil des Nockentriebs (46) ist, wobei die Zahnräder (49a, 49b) des Doppelzahnrads (49) unterschiedlich große Durchmesser aufweisen.
5. Verbrennungsmotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Nockentrieb (46) wenigstens ein Zahnrad zum Antrieb einer Pumpe oder eines anderen Aggregats aufweist.
6. Verbrennungsmotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Nockentrieb (46) ein erstes Zwischenrad (51) und ein zweites Zwischenrad (52) aufweist, die miteinander kämmen und zwischen dem Doppel- zahnrad (49) und einem auf der Nockenwelle (31) drehfest sitzenden Nockenwellenzahnrad (50) geschaltet sind.
7. Verbrennungsmotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Zahnräder des Nockentriebs (46) ein Zahnradmodul aufweisen, das von einem Zahnradmodul der Zahnräder des Basistriebs (45) verschieden ist.
8. Verbrennungsmotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Zahnräder des Basistriebs (45) Zähne mit einem verstärkten Zahnfuß aufweisen.
9. Verbrennungsmotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Nockentrieb (46) zusätzlich zum Antrieb einer zweiten Nockenwelle des Verbrennungsmotors (1) dient.
10. Verbrennungsmotor (1) nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zweite Nockenwelle vom Nockentrieb (46) durch eine Kette oder einen Zahnriemen angetrieben wird.
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