DE3005369A1

DE3005369A1 - Trennvorrichtung zum an- und abkuppeln von kurbelwellen

Info

Publication number: DE3005369A1
Application number: DE19803005369
Authority: DE
Inventors: Oswald 7585 Lichtenau Friedmann; Lothar 7580 Bühl Huber
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Priority date: 1980-02-13
Filing date: 1980-02-13
Publication date: 1981-08-20
Also published as: JPS56129737A; FR2475631A1; FR2475631B1; US4389985A

Description

LuK Lamellen und

Kuppluiifrsbau GmbH «- S"

Tmlustri estraße 3

Postfach 1360 O379 D

7580 Bühl/Baden 12. Februar 198O

Trennvorrichtung zum An- und Abkuppeln von Kurbelwellen

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Trennvorrichtung zum An- und Abkuppeln einer ersten Kurbelwelle einer ersten Verbrennungsmotoreinheit an wenigstens eine zweite bzw. von wenigstens einer zweiten Kurbelwelle einer zweiten Verbrennungsmotoreinheit.

Zur Verringerung des Kraftstoffverbrauchs ist es bekannt, beispielsweise bei Teillast einen Teil der Zylinder eines mehrzylindrigen Verbrennungsmotors abzuschalten. Beispielsweise ist in der DE-OS 28 28 298 ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit mehreren in einem gemeinsamen Zylinderblock angeordneten Zylindern beschrieben, von denen ein Teil beim Teillastbetrieb dadurch abschaltbar ist, daß ein den abzuschaltenden Zylindernzugeordnetes Kurbelwellenteil von dem den übrigen Zylindern zugeordneten Kurbelwellenteil abgetrennt wird, wodurch die abzuschaltenden Zylinder stillgesetzt werden. Zur Wiederzuschaltung der abgeschalteten Zylinder werden die beiden Kurbelwellenteile wieder winkelgetreu und zündfolgerichtig miteinander verbunden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Trennvorrichtung zum wahlweisen An- und Abkuppeln einer ersten Kurbelwelle einer ersten Verbrennungsmotoreinheit an wenigstens eine bzw. von wenigstens einer zweiten Kurbelwelle einer zweiten Verbrennungsmotoreinheit anzugeben, mit deren Hilfe das richtige Ankuppeln der zweiten Kurbelwelle in einer einfachen sicheren und sich selbst steuernden Weise erfolgen kann.

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_ to-

Dies wird bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angeführten Merkmale gelöst.

Eine Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß an dem Ende der ersten Kurbelwelle, das d.em Ende der zweiten Kurbelwelle gegenüberliegt, drehfest ein erstes Kupplungsteil angeordnet ist, das an der dem Ende der zweiten Kurbelwelle zugewandten Fläche eine axial gerichtete Profilierung aufweist, daß an dem Ende der zweiten Kurbelwelle ein zweites Kupplungsteil drehfest angeordnet ist, das an seiner dem ersten Kupplungsteil zugewandten Fläche eine Gegenprofilierung aufweist, daß wenigstens eines der Kupplungsteile in axialer Richtung verschiebbar ist, daß eine Vorrichtung vorgesehen ist, durch die mindestens eines der Kupplungsteile in axialer Richtung in eine erste Position bewegbar ist, in der die Profilierung und Gegenprofilierung des ersten Kupplungsteils und des zweiten Kupplungsteils ineinander eingreifen, und in eine zweite Position bewegbar ist, in der die beiden Kupplungsteile voneinander getrennt sind, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, durch die automatisch bei einer zwischen der ersten Nockenwelle und der zweiten Nockenwelle bestehenden Geschwindigkeitsdifferenz die Kupplungsteile in die zweite Position bringbar sind, und durch die bei einer zumindest annähernd gleichen Drehgeschwindigkeit der ersten Nockenwelle und der zweiten Nockenwelle die Kupplungsteile in die erste Position bringbar sind.

Ein wesentlicher Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß nach dem Ankuppeln der weiteren Nockenwelle an die erste Nockenwelle die weitere Kurbelwelle durch die erste Nockenwelle beschleunigt werden kann, wobei das Verhältnis der Drehgeschwindigkeit der weiteren Nockenwelle und der Drehgeschwindigkeit der ersten Nockenwelle als Kriterium für den richtigen Zeitpunkt eines möglichen Ankuppelns der weiteren Kurbelwelle an die erste Kurbelwelle verwendet werden kann.

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-γβ-

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sich beim Viertaktmotor durch Anordnung der Beschleunigungs- und Trennkupplung eine zündfolgerichtige und positionsgerechte Ankupplung an der Nockenwelle auf besonders einfache Weise möglich ist, weil die Nockenwelle für jeden Zündvorgang der Arbeitszylinder eine Umdrehung ausführt, während im Gegensatz dazu die Kurbelwelle für jeden Zündvorgang oder Arbeitshub der Zylinder zwei Umdrehungen ausführt und danach eine Positionierung auf zwei Umdrehungen, d.h. während 720° erfolgen muß, wogegen die Anordnung der Beschleunigungs- und Positionierkupplung zwischen den beiden Kurbelwellen zusätzliche Kontroll- bzw. Sperrmechanismen erforderlich macht, die ein um 360° winkelversetztes Ankuppeln verhindern. Solche Mechanismen sind aufwendig, teuer und anfällig.

Dadurch, daß es durch die vorliegende Erfindung möglich wird, eine weitere Verbrennungsmotoreinheit in einer besonders einfachen und sicheren Weise an- und abzukuppeln, ist es vorteilhafterweise auch möglich, neben einer bedeutsamen Verringerung des Brennstoffverbrauchs eine Absenkung der Schadstoffemission zu erreichen.

Je nach dem gerade vorliegenden Anwendungsfall kann eine gewünschte Lastaufteilung vorteilhafterweise durch ein dem Anwendungsfall angepaßtes Zu- und Abschalten einer vorgegebenen Anzahl von Zylindern erreicht werden.

Ein wesentlicher Vorteil dieser Trennvorrichtung besteht darin, daß die Verbindung der beiden Kurbelwellen automatisch gesteuert formschlüssig dann erfolgt, wenn die über die Nockenwelle der ständig angetriebenen ersten Einheit beschleunigte Nockenwelle der anzuschaltenden Einheit zumindest annähernd die gleiche Geschwindigkeit aufweist und wenn die Nockenwelle bzw. Kurbelwelle der zuzuschaltenden Einheit in bezug auf die Nockenwelle bzw. Kurbelwelle der ständig betriebenen Einheit die richtige Position aufweist.

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Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Kupplungsteil in bezug auf die zweite Kurbelwelle gegen die Kraft eines die Kupplungsteile in der zweiten Position haltenden Kraftspeichers in axialer Richtung bewegbar ist, wobei das zweite Kupplungsteil mit der zweiten Kurbelwelle über in Drehrichtung feste und in axialer Richtung nachgiebige Mittel verbunden ist.

Vorteilhafterweise bestehen dabei diese Mittel aus einer ersten Feder und einer zweiten Feder, wobei die erste Feder mit ihrer inneren Umfangsfläche am Ende der zweiten Kurbelwelle drehfest angeordnet und an ihrer äußeren Umfangsflache mit dem einen Ende wenigstens eines Verbindungsstücks drehfest verbunden ist. Mit dem anderen Ende des Verbindungsstücks, das von dem einen Ende beabstandet ist, ist die äußere Umfangsflache der zweiten Feder drehfest verbunden. Die innere Umfangsfläche der zweiten Feder ist mit dem zweiten Kupplungsteil drehfest verbunden. In dem zweiten Kupplungsteil ist eine ein zylindrisches Teil aufnehmende zentrische öffnung vorgesehen. Das zylindrische Teil erstreckt sich auch in eine in dem ersten Kupplungsteil vorgesehene zweite zentrische öffnung. Durch diese Ausgestaltung wird eine spielfreie Anordnung des zweiten Kupplungsstücks bei einer Drehung der zweiten Kurbelwelle erreicht. Gleichzeitig ermöglichen die Federn, daß das zweite Kupplungsteil in axialer Richtung verschiebbar ist. Schließlich wird durch das zylindrische Teil eine besonders gute zentrische Lagerung des zweiten Kupplungsteils bewirkt.

Hierzu kann das in die zentrische Öffnung des ersten Kupplungsteils eingreifende Stück des zylindrischen Teils vorteilhafterweise in dieser zentrischen öffnung durch eine Lagerbüchse in axialer Richtung verschiebbar gelagert sein.

Zur Bildung der Einrichtung kann ein Vergleicher vorgesehen werden, mit dem bei einer Differenz der Geschwindigkeiten der

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ersten Nockenwelle und der zweiten Nockenwelle eine Beschleunigungskupplung betätigbar ist, die zwischen der ersten Nockenwelle und der zweiten Nockenwelle vorgesehen ist. Dabei steuert dieser Vergleicher vorteilhafterweise automatisch das kraft- und anschließend formschlüssige Schließen der Beschleunigungskupplung und das formschlüssige Schließen der Trennkupplung bzw. des ersten und zweiten Kupplungsteils.

Als Vergleicher wird vorzugsweise eine ölpumpe verwendet, durch die bei einer Differenz der Geschwindigkeiten der ersten und der zweiten Nockenwelle öl über ein ölansaugweg in eine Kammer pumpbar ist, wodurch dabei ein drehfest und in axialer Richtung verschiebbarer Kolben derart bewegbar ist, daß er die Beschleunigungskupplung schließt. Eine solche ölpumpe hat den Vorteil, daß ihr als Druckmittel das in der ölwanne vorhandene öl zur Verfügung steht.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird zur Bildung der ölpumpe drehfest mit der ersten Nockenwelle ein scheibenförmiges Teil verbunden, bei dem es sich beispielsweise auch um ein die erste Nockenwelle mit der ersten Kurbelwelle verbindendes Zahnrad handeln kann. Dabei weist das scheibenförmige Teil eine zum Ende der zweiten Kurbelwelle hin offene Ausnehmung auf. Ein auf einer Welle drehfest angeordnetes Zahnrad ist in der Ausnehmung von der Drehachse der ersten Nockenwelle beabstandet vorgesehen. Die zweite Nockenwelle ist koaxial zur ersten Nockenwelle ausgerichtet, wobei an dem dem scheibenförmigen Teil zugewandten Ende der zweiten Nockenwelle ein zweites Zahnrad drehfest angeordnet ist, das mit dem Zahnrad in Eingriff steht. Ein deckeiförmiges Teil verschließt die Ausehmung und weist eine Öffnung auf, durch die die zweite Nockenwelle hindurchgreift. Das andere Ende der Welle des Zahnrades ist dabei in dem deckeiförmigen Teil drehbar gelagert. Dieses bildet an seiner der zweiten Nockenwelle zugewandten Seite zwei voneinander beabstandete konzentrisch angeordnete ringförmige

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Vorsprünge, die die Kammer zur Aufnahme des ringförmigen Kolbens bilden. Der Kolben ist bei einer solchen Differenz durch das in die Kammer gepumpte öl solange in axialer Richtung auf die zweite Nockenwelle zu verschiebbar, bis er wenigstens eine in einem ringförmigen Vorsprung vorgesehene Ölauslaßöffnung frei gibt. Auf der zweiten Nockenwelle ist drehfest und in axialer Richtung verschiebbar ein Kupplungselement vorgesehen, das zusammen mit dem Kolben und vorgesehenen Reibscheiben die Beschleunigungskupplung bildet. Das Kupplungselement steht dabei über eine Vorrichtung mit dem zweiten Kupplungsteil derart in Verbindung, daß das Kupplungselement und das zweite Kupplungsteil gleichzeitig miteinander in axialer Richtung bewegbar sind, wobei der mögliche Weg des Kupplungeelements durch die Lage der Ölauslaßöffnung derart bemessen ist, daß das zweite Kupplungsteil zwischen der ersten und der zweiten Position hin und her bewegbar ist. Ein Federglied preßt bei zumindest annähernd gleichen Drehgeschwindigkeiten der ersten Nockenwelle und der zweiten Nockenwelle, wenn kein öl in die Kammer gepumpt wird, den Kolben in die Kammer und bringt dadurch gleichzeitig das zweite Kupplungsteil in die erste Position.

Vorteilhafterweise weist die Kammer ein Ventil auf, durch das das in der Kammer befindliche öl beim Gleichlauf der ersten Nockenwelle und der zweiten Nockenwelle in Abhängigkeit von der Stellung des Kolbens schlagartig freigegeben wird. Durch die Vorsehung eines solchen Ventils wird vorteilhafterweise erreicht, daß das in der Kammer befindliche öl nicht durch den Kolben durch den ölansaugweg aus der Kammer herausgedrückt werden muß.

Um sicherzustellen, daß beim Ankuppeln der zweiten Nockenwelle an die erste Nockenwelle sich die zweite Nockenwelle in der richtigen Position befindet, sind an dem Kupplungselement und am Umfang des scheibenförmigen Teils vorzugsweise je-

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-JA-

wells ein Element angeordnet, wobei diese Elemente dann beim kraftschlüssigen Schließen der Kupplung aneinander angreifen, wenn sich die zweite Nockenwelle in bezug auf die erste Nockenwelle in der richtigen Position befindet. Vorteilhafterweise weist das an dem Kupplungselement befindliche Element die Form eines Nockens und das an dem scheibenförmigen Teil befindliche Element die Form eines am scheibenförmigen Teil angeordneten ringförmigen Teils auf, in dem eine Nut vorgesehen ist, in die der Nocken eingreift, wenn sich die zweite Nockenwelle in bezug auf die erste Nockenwelle in der richtigen Position befindet.

Um ein gedämpftes Eingreifen des Nockens in die Nut aufrechtzuerhalten, ist das ringförmige Teil vorzugsweise so an dem scheibenförmigen Teil angeordnet, daß es in Umfangsrichtung gegen die dämpfende Kraft einer Feder um einen vorgegebenen Winkelbereich verdrehbar ist.

Zur Bewirkung der gleichzeitigen bzw. synchronen Bewegung des zweiten Kupplungsteils und des Kupplungselements ist vorzugsweise eine auf einer Achse gelagerte Steuerplatte vorgesehen, die wenigstens drei fingerartige Vorsprünge an einer Seite aufweist, die halbkreisförmige Ausnehmungen bilden, die jeweils in eine am Umfang des zweiten Kupplungsteils angeordnete Nut und in eine am Umfang des Kupplungselements vorgesehene Nut eingreifen, um eine gleichzeitige und gleichförmige axiale Verschiebung des zweiten Kupplungsteils und des Kupplungselements zu bewirken. Dabei ist diese Art der gleichzeitigen und konformen Bewegung des Kupplungselements und des zweiten Kupplungsteils besonders einfach und billig realisierbar.

Die Steuerplatte kann vorzugsweise auf der Achse in eine dritte Position bewegt werden, in der an das Kupplungselement von dem Kolben über die Reibscheiben kein Drehmoment übertragbar ist,

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auch wenn sich der Kolben in der Position befindet, in der er bei der ölgefüllten Kammer die ölauslaßöffnung freigibt. Dabei legt die dritte Position in einfacher Weise den Teillastbereich fest.

Um einen Antrieb von Nebenaggregatendurch die ständig angetriebene erste Nockenwelle zu ermöglichen, ist vorteilhafterweise außerhalb des Bereichs des als Zahnrades ausgebildeten scheibenförmigen Teils eine Abtriebswelle vorgesehen, die über ein drittes Zahnrad beispielsweise an dem Zahnrad drehschlüssig eingreift. Die Abtriebswelle ist mit ihrem einen Ende durch den Zylinderblock nach außen durchgeführt und weist außerhalb des Zylinderblocks vorzugsweise eine Riemenscheibe zum Antrieb der Nebenaggregate auf.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist als zweite Nockenwelle eine Hohlwelle vorgesehen, durch die eine als erste Nockenwelle vorgesehene Vollwelle hindurchgreift. Dabei ist die erste Nockenwelle an einer Seite des Zylinderblocks nach außen geführt und weist außerhalb des Zylinderblocks zum Antrieb der Nebenaggregate vorzugsweise eine Riemenscheibe auf.

Im folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Trennvorrichtung , und

Fig. 2 eine Seitenansicht auf die in der Fig. 1 dargestellte Trennvorrichtung.

In der Fig. 1 ist die erste Kurbelwelle mit 1 bezeichnet. Die zweite Kurbelwelle ist mit 4 bezeichnet. An dem der zweiten Kurbelwelle zugewandten Ende der Kurbelwelle 1 befindet sich das

X bzw. das Kurbelwellengehäuse

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erste Kupplungsteil 5. Dieses weist an seiner der zweiten Kurbelwelle 4 zugewandten Innenfläche vorzugsweise eine sich in axialer Richtung erstreckende Profilierung 6 auf. Vorzugsweise besteht diese Profilierung aus an der genannten Innenfläche in radialer Richtung verlaufenden Nuten und Erhebungen. Das zweite Kupplungsteil 7 weist an seiner der ersten Kurbelwelle zugewandten Fläche eine Gegenprofilierung 8 auf, die vorzugsweise ebenfalls aus sich in radialer Richtung erstreckenden Nuten und Erhöhungen besteht. Beim formschlüssigen Schließen des ersten Kupplungsteils und des zweiten Kupplungsteils greifen die Erhöhungen der Gegenprofilierung in entsprechende Vertiefungen der Profilierung ein und umgekehrt (erste Position).

Die Profilierung und die Gegenprofilierung können dabei auch so ausgebildet sein, daß ein formschlüssiges Schließen der beiden Kupplungsteile 5 und 7 nur dann möglich ist, wenn sich das Kupplungsteil 7 in bezug auf das Kupplungsteil 5 in einer vorgegebenen Position befindet. Zu diesem Zweck weist z.B. die Profilierung sich in axialer Richtung jeweils unterschiedlich weit erstreckende Nuten und Erhebungen auf. Die Gegenprof ilierung ist komplementär gestaltet. Beim Schließen der Kupplungsteile "springen" dann die Nuten und Erhöhungen der Profilierung und der Gegenprofilierung solange aneinander vorbei, bis die vorgegebene Position erreicht ist.

Das Kupplungsteil 7 ist über ein Federelement, das vorzugsweise aus den in axialer Richtung nachgiebigen und in Drehrichtung unnachgiebigen Federn 9 und 22 besteht, mit dem Ende der zweiten Kurbelwelle 4 zur Bildung einer spielfreien Drehverbindung verbunden. Dabei ist die erste Feder 9 beispielsweise in der aus der Fig. 1 ersichtlichen Weise mit der der ersten Kurbelwelle 1 zugewandten Innenfläche des Endes 3 der zweiten Kurbelwelle 4 dadurch fest verbunden, daß die Innenfläche der Feder 9 an der zuvor genannten Fläche des Endes der Kurbel-

1 30034/0330

welle 4 beispielsweise verschraubt ist. Mit der äußeren Endfläche der Feder 9 ist das eine Ende wenigstens eines Verbindungsstücks 21 verbunden. Beispielsweise handelt es sich bei diesem Verbindungsstück 21 um ein ringförmiges Teil mit einem U-förmigen Querschnitt , wobei der eine Schenkel dieses U mit der äußeren Endfläche der Feder 9 verbunden ist. Der andere Schenkel des U ist in der entsprechenden Weise mit der äußeren Endfläche der zweiten Feder 22 verbunden. Die innere Endfläche der Feder 22 ist mit der Fläche des zweiten Kupplungsteils 7 verbunden, die der zweiten Kurbelwelle 4 zugewandt ist. Vorzugsweise ist die innere Endfläche der Feder 22 mit der zuvor genannten Fläche des zweiten Kupplungsteils 7 in der aus der Fig. 1 ersichtlichen Weise verschraubt. Die Federn 9 und 22 sind derart beschaffen, daß das zweite Kupplungsteil 7 sich im Ruhezustand in der ersten Position befindet, in der seine Gegenprofilierung 8 nicht in die Profilierung 6 des ersten Kupplungsteils eingreift. Vorzugsweise ist das zweite Kupplungsteil 7 in bezug auf das erste Kupplungsteil 5 dadurch zentriert, daß- es eine innere zentrische öffnung bzw. Bohrung 25 aufweist, in die das eine Ende eines zylindrischen Teils 23 eingreift. Dabei kann das zylindrische Teil 23 derart in die öffnung 25 des zweiten Kupplungsteils 7 eingreifen, daß es sich beispielsweise mit dem zweiten Kupplungsteil 7 dreht. Der andere Teil des zylindrischen Teils 23 erstreckt sich in die zentrische öffnung 26, die sich in dem ersten Kupplungsteil 5 befindet. Beispielsweise ist der zylindrische Teil 23 in der öffnung 26 des ersten Kupplungsteils 5 durch eine Lagerbüchse 24 in axialer Richtung verschiebbar gelagert.

Im Innern des zylindrischen Teils 23 kann eine Schraubenfeder 66 vorgesehen sein, die so vorgespannt ist, daß sie sich einerseits an dem dem ersten Kupplungsteil 5 zugewandten Ende des \ zylindrischen Teils abstützt und daß sie sich andererseits f ^v am Grund einer in dem Ende 3 der zweiten Kurbelwelle vorge- F

!30034/0330 j

sehenen zentrischen öffnung 67 abstützt. Durch die Feder 66 wird dabei bewirkt, daß das zylindrische Teil 23 und das daran befestigte zweite Kupplungsteil 7 zum ersten Kupplungsteil 5 hin gedrückt werden, so daß das zweite Kupplungsteil eine genau definierte Lage einnimmt. Die Schraubenfeder 66 dient in diesem Fall als Kraftspeicher.

In der aus der Fig. 1 ersichtlichen Weise ist von der Kurbelwelle 1 beabstandet die Nockenwelle 10 angeordnet. Sowohl die Kurbelwelle 1 als auch die Nockenwelle 10 gehören zu der Verbrennungsmotoreinheit, die ständig angetrieben wird. Die Nockenwelle 10 ist beispielsweise über ein Zahnrad 14 mit der Kurbelwelle 1 verbunden. Um die Kurbelwelle 4 über die Nockenwelle 13 beschleunigen zu können, ist zwischen der Nockenwelle und der Nockenwelle 13 eine Beschleunigungskupplung vorgesehen, die im wesentlichen aus den Teilen 11, 12, 20, 17, 46 und 47

ein

besteht. Zum Schalten dieser Kupplung istVvergleicher vorgesehen, der die Beschleunigungskupplung bei einer Differenz der Geschwindigkeiten der ersten Nockenwelle 10 und der zweiten Nockenwelle 13 betätigt. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Vergleicher um eine ölpumpe in der Form einer Zahnradpumpe, durch die bei der genannten Differenz öl über einen Ölansaugweg 36 bis 39 in eine Kammer 19 gepumpt wird,um einen darin befindlichen Kolben 20 zu betätigen. Zu diesem Zweck weist vorzugsweise das drehfest mit der Nockenwelle 10 verbundene Zahnrad 14 auf der der Nockenwelle 13 zugewandten Seite eine Ausnehmung 30 auf. In dieser Ausnehmung 30 ist ein auf einer Welle 31 befindliches Zahnrad 15 vorgesehen. Dabei ist das eine Ende der Welle 31 des Zahnrads 15 in der aus der Fig. 1 ersichtlichen Weise in -dem Zahnrad 14 drehbar gelagert. Mit dem Zahnrad 15 steht ein Zahnrad 16 in Verbindung, das an dem der Nockenwelle 10 zugewandten Ende der Nockenwelle 13 drehfest angeordnet ist. Dabei ist die Nockenwelle 13 zur Nockenwelle koaxial ausgerichtet. Das Zahnrad 16 befindet sich ebenfalls

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in der kreisförmigen Ausnehmung 30. Diese Ausnehmung 30 ist derart gestaltet, daß sie , wie dies aus der Fig. 2 ersichtlich ist, die Zahnräder 15 und 16 jeweils an ihren Umfangen derart einschließt, daß der Förderkanal 68 zwischen den Zähnen der Zahnräder 15, 16 und der Ausnehmung entsteht, durch den bei einer Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den Geschwindigkeiten der Zahnräder 15 und 16 öl von der öffnung 38 zur öffnung 39, die zur Kammer 19 führt, durch die als Förderflügel wirkenden Zähne der Zahnräder 15 und 16 gefördert bzw. gepumpt wird. Dabei sind die öffnungen 38 und 39 in der aus der Fig. 2 ersichtlichen Weise voneinander beabstandet angeordnet. Bei der Ölförderung in Pfeilrichtung (Fig. 2) trifft sich das durch beide Zahnräder jeweils geförderte öl vor der öffnung 39 und wird durch diese in die Kammer 19 gepumpt, da der Förderkanal keine andere Möglichkeit zum Entweichen bietet. Die Ausnehmung 30 ist durch ein deckelähnliches Teil 18 verschlossen, in dem das andere Ende der Welle 31 des zweiten Zahnrades drehbar gelagert ist und durch das die Nockenwelle 13 hindurchgeführt ist. Das deckelähnliche Teil 18 weist zwei ringförmige voneinander in radialer Richtung beabstandete Vorsprünge 33 und 34 auf, die zwischen sich die Kammer 19 bilden, in der der Kolben 20 drehfest so angeordnet ist, daß er in axialer Richtung bewegbar ist. Bei einer Differenz der Geschwindigkeiten der Nockenwellen 10 und 13 wird der Kolben 20 in der Kammer 19 so weit nach rechts bewegt, bis er wenigstens eine Ölaustrittsöffnung, vorzugsweise die ölaustrittsöffnungen 40, 41, 42 und 43, die sich in den ringförmigen Vorsprüngen 32 und 34 befinden, freigibt. In dieser Lage bzw. Position drückt der Kolben 20 über die Reibscheiben 12 gegen das Kupplungselement 11, das auf der Nockenwelle 13 drehfest angeordnet ist. Dies bedeutet, daß auf diese Weise die Bewegung des ersten Zahnrads 14 bzw. der Nockenwelle auf das Kupplungselement 11 bzw. die Nockenwelle 13 übertragen wird, wodurch die Nockenwelle 13 und über das Zahnrad 65 auch die Kurbelwelle 4 beschleunigt werden. Wenn die Nockenwellen 10 und 13 zumindest annähernd die gMche Geschwindigkeit aufweisen.

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besteht zwischen den Geschwindigkeiten des Zahnrades 15 und des Zahnrads 16 keine wesentliche Differenz mehr und es wird kein öl in die Kammer 19 gepumpt. Der Kolben 20 wird daher durch eine von der Feder 28 ausgeübten Kraft in die Kammer 19 hinein- bzw. zurückgedrückt. Bei der Feder 28 handelt es sich vorzugsweise um eine ringförmige Feder, die sich beispielsweise mit ihrer äußeren Endfläche an einer Fläche des ortsfest auf der Nockenwelle 13 aufgebrachten Zahnrades 65 abstützt. Mit ihrer inneren Endfläche drückt die Feder 28 gegen das Kupplungsteil 11 und bewegt dieses in axialer Richtung nach links bzw. auf den Kolben 20 zu. Wenn sich der Kolben 20 in Richtung auf das Zahnrad 14 bewegt, wird das in der Kammer 19 befindliche Öl aus der Kammer herausgedrückt. Zu diesem Zweck kann ein Ventil 50vorgesehen sein, das in einer vorgegebenen Stellung des Kolbens 20 durch den Kolben selbst betätigt bzw. geöffnet wird, so daß das in der Kammer 19 befindliche öl augenblicklich entweichen kann. Bei der Bewegung des sich mit annähernd der gleichen Geschwindigkeit drehenden Kupplungselements 11 in Richtung auf die erste Nockenwelle 10 gelangt der an dem Kupplungselement 11 angeordnete Vorsprung bzw. Nocken 47 dann in eine Öffnung bzw. Nut 46, wenn sich die Nockenwelle 13 in bezug auf die Nockenwelle 10 in der richtigen Position befindet. Dabei ist die Nut 46 in einem ringförmigen Teil 17 angeordnet, das mit der der Nockenwelle 13 zugewandten Fläche des ersten Zahnrads 14 verbunden ist. Beispielsweise kann eine Torsionsdämpfungseinrichtung 27, die vorzugsweise eine Dämpfungsfeder ist, vorgesehen sein, gegen deren Kraft das ringförmige Teil 17 in Umfangsrichtung um einen vorgegebenen Winkelbereich drehbar ist, so daß beim Eingreifen des Nockens 47 in die Vertiefung 46 eine Dämpfung der Momentenübertragung eintritt. Eine entsprechende Dämpfungseinrichtung könnte auch an einer beliebigen Stelle auf dem Kraftübertragungsweg zwischen den Teilen 14 und 65 vorgesehen werden.

Wie insbesondere der Fig.2 zu entnehmen ist, weist die er-

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" XL·-

findungsgemäße Trennvorrichtung eine Steuerplatte 63 auf, die vorzugsweise mit drei fingerförmigen Vorsprüngen 45 vorgesehen ist, die zwei halbkreisförmige Ausnehmungen bilden, die in jeweils am Umfang des zweiten Kupplungsteils 7 und am Umfang des Kupplungselements 11 vorgesehenen Nuten bzw. Vertiefungen 61 bzw. 60 eingreifen. Durch diese Steuerplatte wird sichergestellt, daß sich das Kupplungselement 11 und das zweite Kupplungsteil 7 immer gleichzeitig und gleichförmig miteinander bewegen. Wenn also, wie dies zuvor beschrieben wurde, das Kupplungselement 11 bei gleichlaufenden Nockenwellen 10 und 13 durch die Feder 28 in Richtung auf die Nockenwelle 10 gedrückt wird, wird gleichzeitig auch durch die Wirkung der Steuerplatt 63 das zweite Kupplungsteil 7 in Richtung auf das erste Kupplungsteil 2 derart bewegt, daß in der ersten Position die Profilierung 6 des ersten Kupplungsteils 5 und die Gegenprofilierung 8 des zweiten Kupplungsteils 7 formschlüssig ineinander eingreifen, so daß die Kurbelwellen 1 und 4 miteinander verbunden sind. Die Steuerplatte 63 ist auf einer Achse 62 in axialer Richtung verschiebbar gelagert und wird beispielsweise durch eine dort vorgesehene Feder (nicht dargestellt) in einer vorgegebenen Position gehalten, inder die Küpplungsteile 5 und 7 nicht ineinander eingreifen.

Im folgenden wird nun die Funktion der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung beschrieben. Zunächst wird davon ausgegangen, daß nur die Verbrennungsmotoreinheit, die die Kurbelwelle 1 und die Nockenwelle 10 enthält, angetrieben wird. In diesem Anfangszustand, beispielsweise beim Starten des Fahrzeugs, befindet sich die Steuerplatte 63 und somit auch das Kupplungselement in der vorgenannten Position, in der zwischen den Nockenwellen 13 und 10 bzw. zwischen dem Kolben 20, den Reibscheiben 12 und dem Kupplungselement 11 kein Drehmoment übertragen werden kann. Der Kolben 20 befindet sich zu diesem Zeit-

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-ft-

punkt in der in der Fig. 1 dargestellten Position, weil infolge der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Zahnrad 15 und dem Zahnrad 16 öl in die Kammer 19 gepumpt ist. Soll nun die Nockenwelle 13 zur Beschleunigung der Kurbelwelle 4 an die Nockenwelle 10 angekuppelt werden, so wird die Steuerplatte 63 beispielsweise durch einen geeigneten Schalthebel (nicht dargestellt) aus der vorgegebenen Position freigegeben, so daß das Kupplungselement 11 durch die Wirkung der Feder 28 in Richtung auf den Kolben 20 bewegt wird und daß die Drehung des Kolbens 20 über die Reibfläche 12 auf das Kupplungselement 11 übertragen wird. Nachfolgend wird die Nockenwelle 13 solange beschleunigt, bis sie zumindest annähernd dieselbe Geschwindigkeit aufweist, wie die ständig angetriebene Nockenwelle 10. Beim Erreichen dieses Zustandes wird die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Zahnrad 15 und dem Zahnrad 16 Null, so daß kein öl mehr in die Kammer 19 gepumpt wird. Der Kolben 20, die Reibscheiben 12 und das Kupplungselement 11 werden daher durch die Kraft der Feder 28 so bewegt, daß der Kolben 20 in die Kammer 19 hineingedrückt wird. Dabei betätigt der Kolben 20 das Ventil 5ft so daß das in der Kammer 19 befindliche öl schlagartig entweichen kann. Bei der beschriebenen Bewegung des Kupplungselements 11 wird schließlich der Zustand erreicht, in dem der Nocken 47 in der Nut 46 eingreift, die Beschleunigungskupplung ist dann formschlüssig geschlossen und es ist sichergestellt, daß sich die Nockenwelle 13 in bezug auf die Nockenwelle 10 in der richtigen Position befindet. Synchron mit der Bewegung des Kupplungselements 11 wird das zweite Kupplungsteil 5 infolge des Eingreifens der halbkreisförmigen Ausnehmungen, die durch die fingerähnlichen VorSprünge 45 der Steuerplatte 63 gebildet sind, in die Nuten 61 und 60 in die erste Position bewegt, in der die Trennkupplung 5, 7 geschlossen ist. Dies entspricht dann einem Vollastbetrieb.

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Zum Abkupplen der Kurbelwelle 4' von der Kurbelwelle 1 beim Teillastbetrieb wird die Steuerplatte beispielsweise durch den bereits erwähnten Schalthebel wieder in die vorgegebene Position gebracht, in der die im wesentlichen aus den Teilen 11, 12 und 20 gebildete Beschleunigungskupplung kein Drehmoment überträgt.

Zum Antrieb der Nebenaggregate durch die ständig angetriebene Nockenwelle 10 kann beispielsweise eine Nebenwelle 50 vorgesehen sein, die vorzugsweise über ein Zahnrad 52, das in der Fig. 2 dargestellt ist, mit dem Zahnrad 14 verbunden ist. Die Nebenwelle 50 ist in der aus der Fig. 1 ersichtlichen Weise an einer geeigneten Stelle aus dem Kurbelwellengehäuse 6h herausgeführt und weist an dem herausgeführten Ende beispielsweise eine Riemenscheibe 51 auf.

An der Stelle einer eigenen Nebenwelle 50 zum Antrieb von Nebenaggregaten durch die ständig angetriebene Nockenwelle 10 kann, wie dies aus der Fig. 3 hervorgeht, die Nockenwelle auch die Form einer Hohlwelle aufweisen, durch die die als Vollwelle ausgestaltete Nockenwelle 10 hindurchgeführt ist. Dabei ist die als Vollwelle ausgestaltete Nockenwelle an einer Seite aus dem Gehäuse herausgeführt und dort zum Antrieb der Nebenaggregate mit einer Riemenscheibe versehen.

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Leerseite

Claims

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Patentansprüche

Trennvorrichtung zum An- und Abkuppeln einer ersten Kurbelwelle einer ersten Verbrennungsinotoreinheit an verlies tens eine bzw. von wenigstens einer zweiten Kurbelwelle einer zweiten Verbrerinungsmotoreinhei t, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Motoreinheit über die Nockenwelle (1O) der ersten Motoreinheit beschleunigbar ist durch eine dazwischen vorgesehene in Abhängigkeit vom Bedarf erhöhten Motormomentes betätigbare Beschleunigmigskupplung und daß bei zumindest annäherndem Gleichlauf der Kurbel- oder der Nockenwellen (i, k bzw. 10,13) eine zwischen den Kurbelwellen formschlüssig schließbare Kupplung (2, 7) einrückbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende (2) der ersten Kurbelwelle (i), das dem Ende (3) der zweiten Kurbelwelle (k) gegenüberliegt, drehfest ein erstes Kupplungsteil (5) angeordnet ist, das an der deni Ende (3) der zweiten Kurbelwelle (h) zugewandten Fläche eine axial gerichtete Profilierung (6) aufweist, daß an dem Ende (3) der zweiten Kurbelwelle (h) ein zweites Kupplungsteil (7) drehfest angeordnet ist, das an seiner dem ersten Kupplungsteil (5) zugewandten Fläche eine Gegenprofilierung (8) aufweist, daß wenigstens eines der Kupplungsteile (51 7) in axialer Richtung verschiebbar ist, daß eine Vorrichtung (11, 12, 20, 28, 63) vorgesehen ist, durch die mindestens eines der Kupplungsteile (5_f 7) in axialer Richtung in eine erste Position bewegbar ist, in der die Profilierung (6) des ersten Kupplungsteiles und die Gegenprofilierung (8) des zwoiten Kupplungsteiles (7) ineinander eingreifen, und in eine zweite Position bewegbar ist, in der die beiden

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Kupplungsteile (5, 7) voneinander getrennt sind, daß mindestens eine Einrichtung (i5 bis 19i 36 bis 39) vorgesehen ist, durch die automatisch bei einer zwischen der ersten Nockenwelle (iO) und der zweiten Nockenwelle (13) bzw. der ersten und der zweiten Kurbelwelle (i, 4) bestehenden Geschwindigkeitsdifferenz die Kupplungsteile (5, 7) in die

bringbar
zweite PositioriVsind, und durch die bei zumindest annähernd gleichen Drehgeschwiiidigkeiten der ersten Nockenwelle (1O) und der zweiten Nockenwelle (13) bzw. der ersten und der zweiten Kurbelwelle (1, h) die Kupplungsteile (5» 7) in die erste Position bringbar sind.

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3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung und die Vorrichtung die Kupplungsteile (5, 7) in die erste Position bringen, wenn sich die zweite Nockenwelle (13) in bezug auf die erste Nockenwelle (10) in der richtigen Position befindet.

h. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Kupplungsteil (7) in bezug auf die zweite Kurbelwelle (4) in axialer Richtung gegen die Kraft eines die Kupplungsteile in der zweiten Position haltenden Kraftspeichers bewegbar ist und daß das zweite Kupplungsteil (7) mit der zweiten Kurbelwelle (4) über in Drehrichtung feste und in axialer Richtung nachgiebige Mittel (9_f 22) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel eine erste Feder (9) und eine zweite Feder (22) aufweisen, daß die erste Feder (9) mit ihrer inneren Umfangsflache am Ende (3) der zweiten Kurbelwelle (4) drehfest angeordnet und an ihrer äußeren Umfangsflache mit dem einen Ende wenigstens eines Verbindungsstücks (21) drehfest verbunden ist, daß mit dem anderen Ende des Verbindungsstücks (21) von dem einen Ende beabstandet die äußere Umfangsflache der zweiten Feder (22) drehfest verbunden ist, daß die innere Umfangsflache der zweiten Feder (22) mit dem zweiten Kupplungsteil (7) drehfest verbunden ist, daß in dem zweiten Kupplungsteil (7) eine ein zylindrisches Teil (23) aufnehmen da zentrische Öffnung vorgesehen ist und daß sich das zylindrische Teil (23) in eine in dem ersten Kupplungsteil (5) vorgesehene zweite zentrische Öffnung (26) erstreckt.

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oder 5, 6. Vorrichtung nach Anspruch 4Vdadurch gekennzeichnet, daß das in die zentrische Öffnung (26) des ersten Kupplungsteils (2) eingreifende Stück des zylindrischen Teils (23) in der zentrischen Öffnung (26) durch eine Lagerbüchse (24) in axialer Richtung verschiebbar so gelagert ist, daß das zweite Kupplungsteil (7) in bezug auf das erste Kupplungsteil (2) in die erste und in die zweite Position bewegbar ist.

7· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Einrichtung ein Vergleicher vorgesehen ist, mit dem bei einer Differenz der Geschwindigkeiten der ersten Nockenwelle (10) und der zweiten Nockenwelle (13) eine Beschleunigungskupplung betätigbar ist, die zwischen der ersten Nockenwelle (10) und der zweiten Nockenwelle (13) vorgesehen ist.

. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicher eine ölpumpe ist, durch den bei einer Differenz der Geschwindigkeiten der ersten und der zweiten Nockenwelle (10, 13) öl über ein Ölansaugweg (36 - 39) in eine Kammer (19) pumpbar ist, daß dabei ein drehfest und in axialer Richtung verschiebbarer Kolben (20) derart bewegbar ist, daß er die Beschleunigungskupplung (11, 12, 20) schließt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der ölpumpe drehfest mit der erstenNockenwelle (10) ein scheibenförmiges Teil (14) verbunden ist, das eine zum Ende (3) der zweiten Kurbelwelle (4) hin offene, gegenüber der Achse der Nockenwelle (10) versetzte Ausnehmung (30) aufweist, daß ein auf einer Welle (31) drehfest angeordnetes Zahnrad (15) in der Ausnehmung (30) von der Drehachse der ersten Nockenwelle (10) beabstandet vorge-

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sehen ist, daß die zweite Nockenwelle (13) koaxial zur ersten Nockenwelle (10) ausgerichtet ist, daß an dem dem scheibenförmigen Teil (14) zugewandten Ende der zweiten Nockenwelle (13) ein zweites Zahnrad (16) drehfest angeordnet ist, das mit dem Zahnrad (15) in Eingriff steht, daß ein deckeiförmiges Teil (18) die offene Seite der Ausnehmung (30) verschließt und eine öffnung (32) aufweist, durch die die zweite Nockenwelle (13) hindurchgreift, daß das andere Ende der Welle (31) des Zahnrades (15) in dem deckeiförmigen Teil (18) drehbar gelagert ist, daß das deckeiförmige Teil (18) an seiner der zweiten Nockenwelle zugewandten Seite zwei voneinander beabstandete, konzentrisch angeordnete ringförmige Vorsprünge (33, 34) aufweist, die die Kammer (19) zur Aufnahme des Kolbens (20) bilden, daß der Kolben (20) durch das gepumpte öl solange in axialer Richtung auf die zweite Nockenwelle (13) zu verschiebbar ist, bis der Kolben (20) wenigstens eine in einem ringförmigen Vorsprung (33, 34) befindliche ölauslaßöffnung (40 bis 43) freigibt, daß auf der zweiten Nockenwelle (13) drehfest in axialer Richtung verschiebbar ein Kupplungselement (11) vorgesehen ist, das zusammen mit dem Kolben (20) und mit zwischen dem Kolben (20) und dem Kupplungselement (11) vorgesehenen Reibscheiben (12) die Beschleunigungskupplung bildet, daß das Kupplungselement (11) über eine Vorrichtung (4 5, 63) mit dem zweiten Kupplungsteil (7) derart in Verbindung steht, daß das Kupplungselement (11) und das zweite Kupplungsteil (7) gleichzeitig miteinander in axialer Richtung bewegbar sind, daß der mögliche Weg des Kupplungselements (11) derart bemessen ist, daß das zweite Kupplungsteil (7) zwischen der ersten und der zweiten Position hin und her bewegbar ist, daß ein Federglied (28) vorgesehen ist, das bei zumindest annähernd den gleichen Geschwindigkeiten der ersten Nockenwelle (10) und der zweiten Nockenwelle (13) den Kolben (20) in die Kammer (19) preßt und

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dadurch gleichzeitig das zweite Kupplungsteil (7) in die erste Position bringt.

oder 9,

10. Vorrichtung nach Anspruch e'Vckdurch gekennzeichnet, daß an

der dem Ende (3) der zweiten Kurbelwelle (4) zugewandten Innenfläche des scheibenförmigen Teils (14) ein erstes Element (46) vorgesehen ist, an dem ein an dem Kupplungselement (11) angeordnetes zweites Element (47) beim kraftschlüssigen Schließen der Beschleunigungskupplung dann angreift, wenn sich die zweite Nockenwelle (13) in bezug auf die erste Nockenwelle (10) in der richtigen Position befindet.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1CV dadurch gekennzeichnet, daß das erste Element eine Nut (46) ist, die in einem ringförmigen Teil (17) angeordnet ist, das an der dem Ende (3) der Kurbelwelle (4) zugewandten Fläche des ersten Zahnrades (14) -befestigt ist, und daß das zweite Element ein Nocken (47) ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Teil (17) gegen die Kraft einer Torsionsdämpfungseinrichtung (27) in Umfangsrichtung um einen vorgegebenen Winkelbereich drehbar ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung eine Steuerplatte (63) aufweist, die in axialer Richtung auf wenigstens einer Achse (62) verschiebbar angeordnet ist, daß die Steuerplatte (63) an ihrer einen Seite drei fingerahnliehe Vorsprünge (45) aufweist, die halbkreisförmige Ausnehmungen bilden, die jeweils in eine am Umfang des zweiten Kupplungsteils (7) angeordnete Nut (61) und in eine am Umfang des Kupplungsteils (11) angeordnete Nut (60) eingreifen, um eine gleichzeitige und gleichförmige axiale Verschiebung

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des zweiten Kupplungsteils (7) und des Kupplungselements (11) zu bewirken.

Ι'«. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerplatte (63) auf der Achse (62) in eine dritte Position bewegbar ist, in der an das Kupplungselement (11) von dem Kolben (20) über die Reibscheiben (12) kein Drehmoment übertragbar ist, auch wenn sich der Kolben (20) in der Position befindet, in der er bei der ölgefüllten Kammer (19) die ölauslaßöffnung (40 bis 43) freigibt.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 1^, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kammer (19) ein Ventil (5°)vorgesehen ist, das durch den Kolben (20) zum ölauslaß offenbar ist, wenn sich dieser bei zumindest annähernd der gleichen Geschwindigkeiten der Nockenwellen (10, 13) in die Kammer (19) hineinbewegt.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß seitlich außerhalb des Bereiches des als Zahnrad (14) ausgebildeten scheibenförmigen Teils eine Abtriebswelle (50) angeordnet ist, dieüber ein drittes Zahnrad (52) in das Zahnrad (14) drehschlüssig eingreift, daß die Antriebswelle (50) mit ihrem anderen Ende durch den Zylinderblock (64) hindurchgeführt ist und außerhalb des Zylinderblocks (64) eine Riemenscheibe (51) drehfest zum Antrieb von Nebenaggregaten aufweist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß als erste Nockenwelle (10) eine Vollwelle vorgesehen ist, daß als zweite Nockenwelle (13) eine Hohlwelle vorgesehen ist, daß sich die erste Nockenwelle (10) durch die zweite Nockenwelle (13) hindurch erstreckt und an der der ersten Verbrennungsmotoreinheit abgewandten Seite aus dem Zylinderblock (64) herausgeführt ist, und daß

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an dem herausgeführten Ende der Nockenwelle (10) eine Riemenscheibe zum Antrieb von Nebenaggregaten vorgesehen ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine Torsionsdämpfungsvorrichtung im Kraftübertragungsweg zwischen dem scheibenförmigen Teil (14) und einem weiteren scheibenförmigen Teil (65), das drehfest mit der zweiten Nockenwelle (13) verbunden ist und an dem sich das Federglied (28) abstützt, vorgesehen ist.

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