DE3029858A1

DE3029858A1 - Nockenwellenantrieb fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3029858A1
Application number: DE19803029858
Authority: DE
Inventors: Ludwig Ing Apfelbeck
Original assignee: DENZEL KRAFTFAHRZEUG WOLFGANG
Current assignee: DENZEL KRAFTFAHRZEUG WOLFGANG
Priority date: 1979-08-08
Filing date: 1980-08-07
Publication date: 1981-02-19

Description

Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenantrieb für Brennkraftmaschinen, mit eineir. an der Nockenwelle befestigten und von der -Brennkraftims chine angetriebenen Eockenwellenrad.

Bekannte Antriebe dieser Art bestehen aus einem drehfest mit der Nockenwelle verbundenen Nockenwellenrad, wobei die drehfeste Verbindung z.B. durch Schrauben erfolgt, welche das gegenüber der Nockenwelle mittels eines Ansatzes zentrierte Nockenwellenrad gegen einen geeigneten flanschartigen Ansatz an der Nockenwelle verspannen. Diese Ausführung hat jedoch den Nachteil, daß damit die relative Drehwinkellage der Nockenwelle gegenüber dem von der Brennkraftmaschine z.B. mittels Zahnrädern, Zahnriemen oder Kette angetriebenen Nockenwellenrad fest vorgegeben ist. Wird nun, z.B. bei mit Zahnriemen angetriebenem Nockenwellenrad, der Zahnriemen, so wie allgemein üblich, durch einseitiges Andrücken einer Spannrolle an das freie Riementrum zwischen Nockenwellenrad und Kurbelwellenantrieb gespannt, so erfolgt dadurch auch zwangsläufig eine geringfügige Verdrehung des Nockenwellenrades relativ zur antreibenden Kurbelwelle, was sich in geänderten Ventilöffnungszeiten bzw. bei von der Nockenwelle betätigten Einspritzpumpen in geänderten Einspritzzeiten äußert. Besonders nachteilig ist diese drehfeste Verbindung zwischen Nockenwellenrad und Nockenwelle bei Brennkraftmaschinen mit zwei Nockenwellen, da hier auch eine mögliche relative Verdrehung zwischen den beiden Nockenwellen sich zusätzlich zur Verdrehung gegenüber der antreibenden Kurbelwelle negativ auswirkt.

Weit ers sind Nockenwellenantriebe bekannt, welche eine stufenweise Verdrehung des Nockenwellenrades relativ zur Nockenwelle erlauben. Dies wird ermöglicht durch einen flanschartigen Ansatz an der Nockenwelle, welcher an einem Lochkreis z.B. zwölf Bohrungen aufweist, die, um in diesem Beispiel zu bleiben, mit elf oder dreizehn Löchern gleichen Durchmessers am Nockenwellenrad nach dem Noniusprinzip zu-

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sammenarbeiten. Nach der Einstellung der gewünschten relativen Winkellage von Nockenwelle und Nockenwellenrad zueinander wird ein passender Stift in das am "besten übereinanderliegende Lochpaar von Nockenwellenrad und Plansch gesteckt, und das Nockenwellenrad z.B. mittels einer mittig angebrachten Schraube gegen die Nockenwelle verspannt. Durch diese stufenweise Verdrehung des Nockenwellenrades gegenüber der Nockenwelle ist zwar eine gewisse Eins teil möglichkeit gegeben; für die bei Versuchs- oder Hochleistungsmotoren notwendige Genauigkeit des Nockenwellenantriebes ist diese jedoch nicht ausreichend. Auch im Hinblick auf eine Senkung von Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemission wird die möglichst einfache und genaue Einstellung der Y/lnkellage der Nocken gegenüber der Kurbelwelle immer interessanter.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Nockenwellenantrieb für Brennkraftmaschinen so auszubilden, daß der relative Drehwinkel zwischen antreibender Welle und Nockenwelle auf möglichst einfache Art genau einstellbar ist.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zur Veränderung der Steuerzeiten der Brennkraftmaschine das Nockenwellenrad gegenüber der Nockenwelle stufenlos verdrehbar.und fixierbar ist. Es ist dadurch z.B. auf einfache Weise möglich, eine Verdrehung der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle beim Spannen des Nockenwellenantriebes durch Öffnen der Fixierung des Nockenwellenrades zu verhindern. Bei Verwendung eines Zahnriemen- oder Kettenantriebes für das Nokkenwellenrad liegt aus konstruktiven Gründen die Spannrolle ohnehin zumeist in der Nähe des Nockenwellenrades, sodaß es sehr einfach ist, vor dem Betätigen der Spannrolle die Fixiervorrichtung des Nockenwellenrades zu öffnen und diesenach Feststellung der Spannrolle wieder zu schließen, wodurch eine relative Verdrehung der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle während des Spannvorganges vermieden wird. Es ist auf diese Weise z.B. auch die Einstellung des relativen Drehwinkels von zwei vorhandenen Nockenwellengegen einander durch einfaches Öffnen der Fixiervorrichtung eines

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Nockenwellenrades und der dadurch ermöglichten stufenlosen relativen Verdrehung zwischen Nockenwellenrad und .Nockenwelle gewährleistet.

In Weiterbildung der Erfindung ist an der Nockenwelle ein Bund vorgesehen, auf dem das Nockenwellenrad mittels einer Klemmeinrichtung in "beliebiger Umfangslage gegenüber der Nockenwelle befestigbar ist. Dieser Bund, der nach einem weiteren Vorschlag gemäß der Erfindung auch an einem separaten Teil angebracht sein kann, welcher an der Stirnseite der Nockenwelle drehfest anschraubbar ist, dient zur Bildung einer Auflagefläche für das gegenüber der Nockenwelle zentrierte Nockenwellenrad und kann z.B. auch an herkömmlichen Nockenwellen nachträglich angearbeitet bzw. an diesen befestigt werden. Dadurch daß die Klemmeinrichtung auf den an der Nockenwelle sitzenden Bund wirkt, steht ein größerer Umfang und auch ein größerer Hebelarm für die Übertragung des Drehmomentes auf die Nockenwelle zur Verfügung, was eine drehfeste Verbindung der beiden Teile sichert.

Die Klemmeinrichtung kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung aus einer sich am Bund abstützenden und dort zentrierten Spannscheibe, vorzugsweise einer an der Stirnseite des Nockenwellenrades anliegenden Druckscheibe und mehreren, das Nockenwellenrad und ggf. die Druckscheibe durchsetzenden und in Gewindebohrungen der Spannscheibe einschraubbaren Spannschrauben bestehen, wobei das Nockenwellenrad mit seiner zentralen Bohrung auf der Nockenwelle oder auf dem den " Bund bildenden Teil zentriert ist und durch Anziehen der Spannschrauben eine reibschlüssige Verbindung zwischen Nokkenwellenrad und Spannscheibe herstellbar ist. Durch die auf einer Seite des Bundes anliegende Spannscheibe und das auf der gegenüberliegenden Seite anliegende und gegenüber der Nockenwelle bzw. dem den Bund bildenden Teil zentrierte Nockenwellenrad ist nach Anziehen der Spannschrauben eine sehr wirkungsvolle reibschlüssige Drehverbindung zwischen Nockenwellenrad und Nockenwelle gegeben und bei geöffneten Spannschrauben eine leichtgängige stufenlose Verdrehung zwi-

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sehen den "beiden Teilen gesichert. An der der Spann se hei "be gegenüberliegenden Seite des Nockenwellenrades ist vorzugsweise eine Druckscheibe beigelegt, um eine bessere Aufteilung der von den Spannschrauben aufgebrachten Spannkraft auf die mitunter nur geringe Wandstärken aufweisende Mitte 1-scheibe des Hockenwellenrades zu ermöglichen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert: Es zeigen

Fig. 1 zu einem Ausführungsbeispiel nach der Erfindung die seitliche Ansicht des Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschine mit zwei oben liegenden Nockenwellen,
Fig. 2 einen teilweisen Schnitt entlang der Linie

II-II in Fig. 1 und
Fig. 3 einen Teilschnitt analog Fig. 2 durch ein

anderes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung. Der Zylinderkopf 1 einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine weist nach den Fig. 1 und 2 zwei obenliegende Nockenwellen 2 auf, welche über die Nodcenwellenräder 3 vom Zahnriemen 4 angetrieben werden. Der Zahnriemen 4 wird dabei in nicht dargestellter Weise von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetrieben. Die an den Lagerstellen 5 im Zylinderkopf 1 gelagerten Nockenwellen 2 sind gegenüber dem Zylinderkopf 1 mit Hilfe der Dichtungen 6 gegen Ölaustritt abgedichtet und weisen an ihren vorderen Enden 7 separate Teile 8 auf. Diese sind mittels der Bohrungen 9 gegen die Zapfen 10 an den vorderen Enden 7 der Nockenwellen 2 zentriert und werden mittels der in entsprechende Gewindebohrungen 11 der Nockenwellenenden 7 eingreifenden Schrauben 12 und der Scheiben 13 fest mit den Nockenwellenenden 7 verbunden, wobei die Stifte 14 eine einwandfreie Drehkupplung gewährleisten.

Am äußeren Umfang der Teile S ist jeweils ein Bund 15 angeordnet, welcher auf der einen Seite als Anlage und Zentrierung für die Spannscheibe 16 und auf der anderen Seite

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als Anlage für die am Teil 8 zentrierte Ilittelscheibe 17 des Nockenwellenrades 3 dient. Die Spannscheibe 16 weist Gewindebohrungen 16' für die Spannschrauben 19 auf. An der der Spannscheibe 16 gegenüberliegenden Seite der Kittelscheibe i⁷ ist eine !Druckscheibe 18 beigelegt, welche die bessere Verteilung der von den Spannschrauben 19 auf die relativ geringe Wandstärke aufweisende Mittelscheibe 17 des Nockenwellenrades 3 ermöglicht. Bei angezogenen Spannschrauben wird der Bund 15 von der Spannscheibe 16 reibschlüssig gegen die Mittelscheibe 17 des Nockenwellenrades 3 gedrückt, wodurch eine drehfeste Verbindung zwischen Nockenwellenrad und Nockenwelle 2 gegeben ist.

Soll z.U. der in Pig. 1 dargestellte Zahnriemen 4 gespannt werden, so werden vorher die Spannschrauben iy an den Nockenwellenrädern 3 gelöst und erst dann die Spannrolle mit Hilfe der exzentrisch spannbaren Schraube 21 in die die gewünschte Riemenspannung liefernde Position gebracht. Da der Zahnriemen 4 immer bis zu einem gewissen Grad elastisch ist, wird sich beim Bewegen der Spannrolle 20 in Richtung des Pfeiles 22 eine Ausdehnung im Zahnriemen 4 in Richtung des Pfeiles 23 und somit eine geringfügige Verdrehung der Nockenwellenräder ^ in Richtung der Pfeile 24 ergeben. Aufgrund der gelösten Spannschrauben 19 sind die Nockenwellenräder 3 jedoch gegenüber den Nockenwellen 2 beliebig und stufenlos verdrehbar, sodaß sich keine Änderung der relativen Winkellage zwischen den Nockenwellen und der antreibenden Kurbelwelle ergibt.

Nach Pestziehen der Spannschrauben 19 eines der beiden Nockenwellenräder 3 kann eine eventuell notwendige Relativverdrehung der beiden Nockenwellen zueinander auf einfache Weise dadurch erfolgen, daß die Kurbelwelle um den gewünschten Winkel weitergedreht wird, w&s aber jetzt über den Zahnriemen 4 nur eine Weit erdrehung derjenigen Nockenwelle 2 ergibt, welche durch die angezogenen Spannschrauben 19 bereits drehfest mit dem Nockenwellenrad 3 gekuppelt ist. Nach Anziehen aller Spannschrauben 19 ist eine drehfeste Kupplung

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zwischen der antreibenden Kurbelwelle und den Nockenwellen 2 wieder hergestellt und der normale Betrieb der Brennkraftmaschine wie mit einem herkömmlichen Nockenwellenantrieb wieder möglich.

In Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform eines Nockenwellenantriebs nach der Erfindung dargestellt, wobei hier der Bund 25 mit der Zentrierfläche 26 einstückig mit der Nockenwelle 27 ausgeführt sind. Die Anordnung der Nockenwelle 27 im Zylinderkopf 1 ist die gleiche wie schon zu den Fig. 1 und 2 beschrieben, weshalb hier nicht näher darauf eingegangen werden braucht.

Das Nockenwellenrad 23 weist eine gegenüber den Kittelscheiben 17 der Nockenwellenräder 3 etwas verstärkte Kittelscheibe 29 auf, wodurch hier auch eine zusätzliche Druckscheibe entfallen kann. Das Prinzip der stufenlos verdrehbaren und reibschlüssig fixierbaren Kupplung zwischen Nockenwellenrad 28 und Nockenwelle 27 und auch das Vorgehen beim Lösen bzw. Spannen dieser Kupplung ist das gleiche wie bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 beschrieben.

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Claims

Wolfgang Denzel Kraftfahrzeuge Aktiengesellschaft Gumpendorfer Straße 19» A-I060 Wien (Österreich)

Nockenwellenantrieb für Brennkraftmaschinen

Patentansprüche

Nockenwellenantrieb für Brennkraftmaschinen mit einem an der Nockenwelle "befestigten und von der Brennkraft ma s chine angetriebenen Nockenwellenrad, da durch gekennzeichnet, daß zur Veränderung der Steuerzeiten der Brennkraftmaschine das Nockenwellenrad (3; 28) gegenüber der Nockenwelle (,2; 27) stufenlos verdrehbar und fixierbar ist.

Nockenwellenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Nockenwelle {2; 27) ein Bund (,15) vorgesehen ist, auf dem das Nockenwellenrad (.3; 28) mittels einer Klemmeinrichtung in beliebiger TJmfangslage gegenüber der Nockenwelle (.2; 27) befestigbar ist. Nockenwellenantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund (.15) an einem separaten Teil (.8) angebracht ist, welcher'an der Stirnseite der Nockenwelle (.2) drehfest anschraubbar ist (Fig. 1, 2). Nockenwellenantrieb nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinrichtung aus einer sich am Bund (15) abstützenden und dort zentrierten Spannscheibe (.16), vorzugsweise einer an der Mittelscheibe (17) des Nockenwellenrades (3) anliegenden Druckscheibe (,1S) und mehreren, das Nockenwellenrad (3; 28) und ggf. die Druckscheibe (.18) durchsetzenden und in Gewindebohrungen (.16·) der Spannscheibe (16) einschraubbaren Spannschrauben (19) besteht, wobei das Nockenwellenrad (,3; 28) mit seiner

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zentralen Bohrung auf der Nockenwelle (.27) oder auf dem den Bund bildenden Teil (.8) zentriert ist und durch Anziehen der Spannschrauben (J9) eine reibungs Schluss ige Verbindung zwischen llockenwellenrad (.3; 28), Bund (.15) und Spannscheibe (.16) herstellbar ist.

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