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Die
Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Brennkraftmaschine
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2.
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Brennkraftmaschinen
sind Wärmekraftmaschinen, die über einen Verbrennungsvorgang
die chemische Energie eines Kraftstoffes in mechanische Energie
umwandeln. Eine der am weitesten verbreiteten Brennkraftmaschinen
ist beispielsweise der Verbrennungsmotor (Diesel- und Ottomotor).
Wesentliche Merkmale sind eine offene Prozessführung (ein
Medium durchströmt die Brennkraftmaschine), sowie Gemischbildung,
Zündung, Verbrennung und Ladungswechsel. Für die
Einteilung der Brennkraftmaschinen sind Arbeitsverfahren und Bauform
maßgebend. Darüber hinaus unterscheidet man z.
B. zwischen Zwei- und Viertakt-Verfahren, innerer und äußerer
Gemischbildung, Saugmotor und aufgeladenem Motor, Selbstzünder
und fremdgezündetem Motor, Einspritz- und Vergasermotor,
Reihen-, V-, Boxermotor, Einstoff- oder Mehrstoffmotor.
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Eine
gattungsgemäße Brennkraftmaschine ist beispielsweise
aus der
EP 399 216 B1 bekannt. Bei
dieser Brennkraftmaschine werden die beiden obenliegenden, im Zylinderkopf
angeordneten Nockenwellen über jeweils eine Steuerkette
von einer Zwischenwelle angetrieben. Diese wiederum ist über einen
kurzen Kettentrieb mit der Kurbelwelle verbunden. Die beiden Steuerketten
werden dabei jeweils in einem Kettenkasten geführt, über
den der Zylinderkopf und das Kurbelwellengehäuse miteinander
verbunden sind. Diese aus dem Stand der Technik bekannte Brennkraftmaschine
weist jedoch u. a. aufgrund zweier Steuerketten ein erhöhtes
Gewicht, erhöhte Reibungswiderstände und einen
letztlich größeren Platzbedarf auf. Weiterhin
verursacht die Anordnung von zwei Steuerketten hohe Kosten und Qualitätsprobleme.
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Demgegenüber
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße
Brennkraftmaschine so weiterzubilden, dass Verringerung bzw. Einsparungen
hinsichtlich Gewicht, Kosten, Anzahl der Bauteile, Geräuschsentwicklung,
Reibungsverhalten und Platzbedarf der Brennkraftmaschine realisiert
werden können.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 sowie des Patentanspruchs 2 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß wird
eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkurbelgehäuse
und mit mindestens zwei gegenüberstehenden Zylindern oder
Zylinderbankreihen, an deren einer Stirnseite sich ein eine Steuerkette
umfassender, ein Lasttrum und ein Leertrum definierender, Endlostrieb
zum Verbinden einer Kurbelwelle mit in den Zylinderköpfen angeordneten
Nockenwellen erstreckt, vorgeschlagen, wobei die Erfindung dadurch
gekennzeichnet ist, dass die Brennkraftmaschine ein Boxermotor ist. Mit
anderen Worten weist der vorgeschlagene Boxermotor lediglich eine
Steuerkette an einer Stirnseite auf, wobei mittels einer gemeinsamen
Steuerkette beide Zylinderbänke angetrieben werden. Hierdurch wird
der notwendige Bauraum für einen Motor der Boxerbauart
verkleinert. Zudem erhöht sich die Qualität, da
aufgrund der Reduzierung der Anzahl der Bauteile die Zahl der potentiellen
Fehlerquellen deutlich verringert wird.
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Die
Erfindung betrifft ferner eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkurbelgehäuse
und mit mindestens zwei gegenüberstehenden Zylindern oder
Zylinderbankreihen, an deren einer Stirnseite sich ein eine Steuerkette
umfassender, ein Lasttrum und ein Leertrum definierender, Endlostrieb
zum Verbinden einer Kurbelwelle mit in den Zylinderköpfen angeordneten
Nockenwellen erstreckt, wobei auf der Kurbelwelle ein Kurbelwellenzahnrad
(Antriebsrad) vorgesehen ist, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass
das Leertrum in Einbaulage zumindest bereichsweise unterhalb des
Kurbelwellenzahnrades (Antriebsrades) verläuft. Diese Anordnung
hat den Vorteil, dass eine bessere Umschlingung (mehr Zähne
im Eingriff) der einen Steuerkette am Kurbelwellenzahnrad (Antriebsrad)
erzielt werden kann.
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Beispielsweise
kann es sich bei dieser Brennkraftmaschine um einen Boxermotor oder
einen V-Motor oder dergleichen handeln. Beispielsweise sind die
beiden Zylinderbankreihen in mindestens einem Kurbelgehäuseoberteil
integriert, an das sich ein als Kurbelwellenlagerbrücke
ausgestaltetes Kurbelgehäuseunterteil anschließt.
Zwischen dem Kurbelgehäuseoberteil und dem Kurbelgehäuseunterteil ist
eine Kurbelwelle gelagert. Die beiden Zylinderbankreihen weisen
beispielsweise zwei Zylinderköpfe auf, in denen u. a. die
zur Steuerung der Ein- bzw. Auslassventile vorgesehenen Einlassnockenwellen sowie
Auslassnockenwellen aufgenommen sind. Die Einlassnockenwellen und
die Auslassnockenwellen werden dann über das auf der Kurbelwelle
angeordnete Kurbelwellenzahnrad (Antriebs- Doppelzahnrad) und der
als Endlostrieb ausgebildeten Steuerkette, beispielsweise einer
Duplexkette, angetrieben. Beispielsweise wird ein in einer linken
Zylinderbankreihe der zur Auslassnockenwelle hochlaufende Abschnitt
der Steuerkette als Leertrum bezeichnet, während der in
einer rechten Zylinderbankreihe über die Auslassnockenwelle
zur Kurbelwelle führende Abschnitt der Steuerkette als
Lasttrum bezeichnet wird. Je nach Belastung spricht man also von
einem ziehenden Trum (Lasttrum) oder gezogenem Trum (Leertrum).
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Eine
Ausführungsform sieht vor, dass das Kurbelwellenzahnrad
einen zumindest geringfügigeren Durchmesser als ein an
der Nockenwelle angeordnetes Nockenwellenrad aufweist. Bevorzugt,
jedoch keinesfalls zwingend, kann das Kurbelwellenzahnrad um den
Faktor 0,5 kleiner als ein jeweiliges Nockenwellenrad ausgebildet
sein. Insbesondere liegt eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung bei
einer Übersetzung von etwa 2:1 zwischen Kurbelwelle und
Nockenwelle vor.
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Beispielsweise
kann im Leertrum ein mit der Steuerkette in Eingriff stehendes Spannelement,
insbesondere ein Spannrad oder eine Spannrolle, zum Spannen der
Steuerkette vorgesehen sein.
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Es
ist jedoch auch denkbar, dass im Leertrum eine mit der Steuerkette
in Eingriff stehende Spannschiene zum Spannen der Steuerkette vorgesehen
sein kann.
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Die
Erfindung schließt natürlich eventuelle Anordnungen
von irgendwie gearteten Spannelementen im Lasttrum nicht aus.
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Eine
weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass das
Spannelement unterhalb der Kurbelwelle angeordnet sein kann, wobei
das Spannelement die Steuerkette mit Abstand am Kurbelwellenzahnrad
vorbei führt.
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Im
Stand der Technik werden, um einen ausreichenden Umschlingungswinkel
an den Kettenrädern und Schwingungsarmut zu erzielen, bevorzugt stark
gekrümmte Führungsschienen eingesetzt.
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Durch
die vorgeschlagenen Anordnungen bzw. Verbesserungen, wird ermöglicht,
schwächer gekrümmte Führungs- oder Spannschienen
einzusetzen und somit die Reibungswiderstände und damit
die Verlustleistungen zu reduzieren.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden anhand
der Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Steuerkettenverlaufs an einem Boxermotor;
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2 eine
schematische Darstellung eines Steuerkettenverlaufs bei einem aus
dem Stand der Technik bekannten V-Motor;
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3 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Steuerkettenverlaufs an einem V-Motor.
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1 zeigt
die schematische Darstellung eines Steuerkettenverlaufs an einem
lediglich eine Steuerkette 1 aufweisenden Boxermotors B.
Die Steuerkette 1 wird im Endlostrieb über die
Nockenwellenräder 2, 3, 4, 5 (beispielsweise 2 und 4 Einlassnockenwellen, 3 und 5 Auslassnockenwellen)
und mittels des Kurbelwellenzahnrades K (Antriebsrad) angetrieben.
Die Pfeile P1 und P2 verdeutlichen die jeweilige Drehrichtung der
Räder.
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Der
Abschnitt A1 des Endlostriebes definiert dabei das Laststrum bzw.
Zugtrum, während die Abschnitte A2 und A3 des Endlostriebes
das Leertrum definieren.
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Im
Leertrum ist eine Spannrolle 6 vorgesehen, mit der die
Steuerkette 1 gespannt werden kann. Beispielsweise kann
der gleichzeitige Antrieb eines Nebenaggregats vorgesehen sein,
wobei das Nebenaggregat ein Lader für eine mechanische
Aufladung der Brennkraftmaschine (Boxermotor) ist. Des Weiteren
ist das Nebenaggregat beispielsweise eine Öl- oder Wasserpumpe,
Generator, Klimakompressor, Lenkhilfepumpe, Vakuumpumpe, Kraftstoffförderpumpe,
Luftpresser, Lüfterantrieb, Nebenantrieb und/oder Massenausgleich.
Gut zu erkennen ist, dass das Kurbelwellenzahnrad K deutlich kleiner (Faktor
0,5) als ein Nockenwellenrad 2, 3, 4, 5 ausgebildet
ist. Mit der hier gezeigten Ausführungsform kann ein einfaches
Umschlingungsgetriebe realisiert werden.
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Gemäß 1 sind
die Spannrolle 6 und das Kurbelwellenzahnrad K zwischen
den oben positionierten Nockenwellen, hier Einlassnockenwellen 2 und 4 angeordnet,
wobei das Kurbelwellenzahnrad K unterhalb der Spannrolle 6 positioniert
ist.
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Alternativ
können die Spannrolle 6 und das Kurbelwellenzahnrad
K zwischen den unten positionierten Nockenwellen 3 und 5 angeordnet
sein, wobei dann das Kurbelwellenzahnrad K oberhalb der Spannrolle 6 positioniert
ist. Demnach ergibt sich im – jeweiligen Endlostriebabschnitt
zwischen den oben positionierten Nockenwellen ein Laststrum bzw.
Zugtrum. Zwischen den unten positionierten Nockenwellen ist dann
die Spannrolle 6 im Leertrum vorgesehen.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung eines Steuerkettenverlaufs bei einem
aus dem Stand der Technik bekannten V-Motor V. Der V-Motor V weist
eine Steuerkette 1' auf, wobei die Steuerkette 1' im
Endlostrieb über die Nockenwellenräder 2', 3', 4', 5' (beispielsweise 2' und 4' Einlassnockenwellen, 3' und 5' Auslassnockenwellen)
verläuft und mittels des Kurbelwellenzahnrades K' (Antriebsrad)
angetrieben wird.
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Das
Kurbelwellenzahnrad K' ist in Einbaulage das unterste angeordnete
Rad. Sowohl die Nockenwellenräder 2', 3', 4' und 5' als
auch die im Steuerkettenverlauf angeordnete Spannrolle 6' sind
oberhalb des Kurbelwellenzahnrades K'' angeordnet.
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Die
Steuerkette 1' verläuft oberhalb der Ölwanne 7.
Der hier dargestellte Endlostrieb definiert u. a. ein Leertrum in
Abschnitt A2' sowie ein Lasttrum in Abschnitt A1.
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3 zeigt
eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Steuerkettenverlaufs an einem V-Motor V'. Der V-Motor V' weist eine
Steuerkette 1'' auf, wobei die Steuerkette 1'' im
Endlostrieb über die Nockenwellenräder 2'', 3'', 4'', 5'' (beispielsweise 2'' und 4'' Einlassnockenwellen, 3'' und 5'' Auslassnockenwellen)
verläuft und mittels des Kurbelwellenzahnrades K'' (Antriebsrad)
angetrieben wird.
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Der
Abschnitt A1'' des Endlostriebes definiert dabei das Laststrum,
während u. a. die Abschnitte A2'' des Endlostriebes das
Leertrum definieren.
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Im
Leertrum-Abschnitt A2'' ist eine Spannrolle 6'' vorgesehen,
wobei die Spannrolle 6'' unterhalb des Kurbelwellenzahnrades
K'' und zumindest bereichsweise innerhalb der Ölwanne 7' verläuft.
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Ebenfalls
gut zu erkennen ist, dass das Leertrum in Einbaulage unterhalb des
Kurbelwellenzahnrades K'' verläuft, wobei die Steuerkette 1'' durch
die unterhalb des Kurbelwellenzahnrades K'' angeordnete Spannrolle 6'' mit
Abstand an dieser vorbei geführt wird. Beispielsweise kann
der gleichzeitige Antrieb eines Nebenaggregats vorgesehen sein,
wobei das Nebenaggregat ein Lader für eine mechanische
Aufladung der Brennkraftmaschine (Boxermotor oder V-Motor) ist.
Des Weiteren ist das Nebenaggregat beispielsweise eine Öl-
oder Wasserpumpe, Generator, Klimakompressor, Lenkhilfepumpe, Vakuumpumpe,
Kraftstoffförderpumpe, Luftpresser, Lüfterantrieb, Nebenantrieb
und/oder Massenausgleich.
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Das
Kurbelwellenzahnrad K'' ist deutlich kleiner (Faktor 0,5) als ein
Nockenwellenrad 2'', 3'', 4'', 5'' ausgebildet.
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Mittels
der hier gezeigten Anordnung des Kurbelwellzahnrades K'' zur Spannrolle 6'' kann
eine bessere Umschlingung am Kurbelwellenzahnrad K'' mittels der
Steuerkette 1'' ermöglicht werden, da sich mehr
Zähne im Eingriff befinden als bei der als Stand der Technik
bezeichneten Ausführungsform (2).
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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