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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Aus der
DE 195 15 191 A1 ist eine Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug bekannt, die zumindest eine Nockenwelle zum Steuern von Gaswechselventilen sowie eine Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzanlage aufweist. Dabei ist die Hochdruckpumpe mit der Nockenwelle über eine Kopplungseinrichtung antriebsgekoppelt. Bei der bekannten Brennkraftmaschine weist die Kopplungseinrichtung einen drehfest mit der Nockenwelle verbundenen Pumpennocken sowie einen Stößel auf, der mit dem Pumpennocken zusammenwirkt, um bidirektionale Antriebsbewegungen auf ein Antriebsglied der Hochdruckpumpe zu übertragen. Der Stößel treibt dabei einen Plungerkolben zum Fördern des Kraftstoffs an.
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Aus der
DE 42 12 255 C2 ist eine weitere Brennkraftmaschine dieser Art bekannt, wobei der mit dem Pumpennocken zusammenwirkende Stößel als Rollenstößel ausgestaltet ist und eine an einer Steuerkontur des Pumpennockens ablaufende Rolle trägt.
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Aus der
DE 10 2005 023 846 A1 ist eine weitere Brennkraftmaschine dieser Art bekannt, wobei als Pumpennocken ein Ventilnocken verwendet wird, der ein Gaswechselventil steuert. Außerdem ist bei dieser Brennkraftmaschine der Stößel in einer Trennebene zwischen Zylinderkopfhaube und Zylinderkopf angeordnet, wodurch die Kopplungseinrichtung seitlich an den Motorblock angebaut werden kann.
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Üblicherweise wird als Nockenwelle, die den Pumpennocken der Kopplungseinrichtung trägt, eine Nockenwelle der Brennkraftmaschine verwendet, die Ventilnocken zum Steuern von Gaswechselventilen trägt. Die Kopplungseinrichtung und die Hochdruckpumpe sind dann im Bereich einer Zylinderkopfhaube angeordnet. Dabei ist die Hochdruckpumpe bzgl. der Drehachse der Nockenwelle entsprechend der Antriebsbewegung des Stößels radial angeordnet. Zur Bauraumoptimierung ist es dabei möglich, die Relativlage der Hochdruckpumpe bzgl. der Nockenwelle durch Drehen um die Drehachse der Nockenwelle zu verändern. Da somit nur ein einziger Freiheitsgrad für die Positionierung der Hochdruckpumpe relativ zur Nockenwelle zur Verfügung steht, sind die Möglichkeiten zur Optimierung des für die Hochdruckpumpe und die zugehörige Kopplungseinrichtung benötigten Bauraums reduziert.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass die Möglichkeiten zur Optimierung des erforderlichen Einbauraums vergrößert sind, sodass insbesondere die gestalterische Freiheit für die Unterbringung der Hochdruckpumpe an der Brennkraftmaschine vergrößert ist.
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Dieses Problem wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Kopplungseinrichtung mit einer Gelenkwelle auszustatten, die mit der Nockenwelle gelenkig verbunden bzw. antriebsverbunden ist. Die Gelenkwelle ist dabei gegenüber der Nockenwelle geneigt angeordnet, d. h., die Längsmittelachsen von Gelenkwelle und Nockenwelle sind zueinander geneigt. Durch die Neigung der Gelenkwelle gegenüber der Nockenwelle kann auch für die Hochdruckpumpe eine gegenüber einer herkömmlichen radial orientierten Ausrichtung eine geneigte Positionierung gegenüber der Nockenwelle realisiert werden. Durch die Neigung der Gelenkwelle wird somit ein zusätzlicher Freiheitsgrad für die Positionierung der Hochdruckpumpe der Brennkraftmaschine geschaffen. Insbesondere kann durch die Auswahl des Winkels zwischen der Längsmittelachse der Gelenkwelle und der Längsmittelachse der Nockenwelle sowie durch die axiale Länge der Gelenkwelle eine große Vielfalt an zusätzlichen Möglichkeiten zur Positionierung der Hochdruckpumpe relativ zur Brennkraftmaschine geschaffen werden. Es entstehen somit zusätzliche Möglichkeiten zur Unterbringung der Hochdruckpumpe an der Brennkraftmaschine, insbesondere im Bereich einer Zylinderkopfhaube.
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Entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann die Gelenkwelle einen Pumpennocken tragen, der mit einem Rollenstößel der Hochdruckpumpe zusammenwirkt. Der Rollenstößel kann dann in bekannter Weise ein Antriebsglied der Hochdruckpumpe bidirektional antreiben. Insoweit wird hier auf bewährte Konstruktionen zurückgegriffen, was die Realisierung der vorgeschlagenen Ausführungsform vereinfacht. Die axiale Position des Pumpennockens entlang der Gelenkwelle ist frei wählbar, wodurch sich für die Positionierung der Hochdruckpumpe weitere Möglichkeiten eröffnen.
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Die Gelenkwelle kann entsprechend einer anderen Ausführungsform zumindest hälftig an einem Deckel um ihre Längsmittelachse drehbar gelagert sein, wobei der Deckel an einen die Nockenwelle lagernden Zylinderkopf angebaut ist. Die Lagerung der Gelenkwelle wird somit zumindest teilweise mit Hilfe eines zusätzlichen Bauteils realisiert, das auf einfache Weise an den Zylinderkopf angebaut werden kann. Die Modifikationen, die zur Realisierung der hier vorgeschlagenen Kopplung zwischen Nockenwelle und Hochdruckpumpe erforderlich sind, fallen dadurch vergleichsweise gering aus.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch,
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1 eine stark vereinfachte Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine,
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2 eine perspektivische Ansicht der Brennkraftmaschine im Bereich einer Hochdruckpumpe,
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3 eine weitere Seitenansicht der Brennkraftmaschine im Bereich der Hochdruckpumpe.
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Entsprechend den 1 bis 3 umfasst eine Brennkraftmaschine 1 bei üblichem Aufbau einen in 1 transparent dargestellten Zylinderkopf 2 sowie eine in 1 ebenfalls transparent dargestellte Zylinderkopfhaube 3. Am Zylinderkopf 2 ist zumindest eine Nockenwelle 4 gelagert, die über Ventilnocken 5 mit nicht näher bezeichneten Gaswechselventilen zusammenwirkt, um diese zu steuern. Die Brennkraftmaschine 1 kann bevorzugt in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Straßenfahrzeug, angeordnet sein.
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Die Brennkraftmaschine 1 ist außerdem mit einer Kraftstoffeinspritzanlage 6 ausgestattet. Diese umfasst zumindest eine Hochdruckpumpe 7. Im Beispiel umfasst die Kraftstoffeinspritzanlage 6 außerdem eine Hochdruckleitung 8 zur Versorgung mehrerer daran angeschlossener Kraftstoffinjektoren 9, sog. Common-Rail-System.
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Des Weiteren ist eine Kopplungseinrichtung 10 vorgesehen, welche die Hochdruckpumpe 7 mit der Nockenwelle 4 antriebskoppelt, um im Betrieb der Brennkraftmaschine 1, also bei rotierender Nockenwelle 4 die Hochdruckpumpe 7 anzutreiben.
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Außerdem ist gemäß 1 ein Deckel 11 vorgesehen, der bzgl. des Zylinderkopfs 2 und bzgl. der Zylinderkopfhaube 3 ein separates Bauteil ist und der an den Zylinderkopf 2 und an die Zylinderkopfhaube 3 angebaut ist. Die Zylinderkopfhaube 3 liegt in einer ersten Trennebene 12 am Zylinderkopf 2 an. Ferner liegt die Zylinderkopfhaube 3 über eine zweite Trennebene 13 am Deckel 11 an. Die beiden Ebenen 12, 13 schneiden sich.
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Entsprechend den 2 und 3 weist die Kopplungseinrichtung 10 eine Gelenkwelle 14 auf. Diese ist gelenkig mit der Nockenwelle 4 antriebsverbunden. Ferner weist die Gelenkwelle 14 eine Längsmittelachse 15 auf, die in 1 mit der zweiten Trennebene 13. zusammenfällt. Außerdem besitzt die Nockenwelle 4 eine Längsmittelachse 16, die in 1 mit der ersten Ebene 12 zusammenfällt. Die Gelenkwelle 14 ist gegenüber der Nockenwelle 4 so angeordnet, dass die Längsmittelachse 15 der Gelenkwelle 14 gegenüber der Längsmittelachse 16 der Nockenwelle 4 geneigt ist. Vorzugsweise schneiden sich diese Längsmittelachsen 15, 16.
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Die Kopplungseinrichtung 10 weist bei der hier gezeigten Ausführungsform einen Pumpennocken 17 sowie einen Rollenstößel 18 auf. Der Pumpennocken 17 ist drehfest an der Gelenkwelle 14 angeordnet, d. h., die Gelenkwelle 14 trägt den Pumpennocken 17. Der Rollenstößel 18 wirkt mit dem Pumpennocken 17 zusammen, d. h., der Rollenstößel 18 rollt mit seiner Rolle 19 an einer Steuerkontur 20 des Pumpennockens 17 ab. Dabei treibt der Rollenstößel 18 ein Antriebsglied 21 der Hochdruckpumpe 7 bidirektional an. Beim Antriebsglied 21 kann es sich bspw. um einen Pumpenplunger oder um eine Kolbenstange zum Antreiben eines hier nicht gezeigten Pumpenkolbens handeln. Der Rollenstößel 18 ist bspw. mittels einer Vorspannfeder 22 gegen den Pumpennocken 17 vorgespannt. Dabei ist eine Hubrichtung 23 des Rollenstößels 18 senkrecht bzw. radial zur Längsmittelachse 15 der Gelenkwelle 14 orientiert.
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Entsprechend 2 ist die Gelenkwelle 14 in einem bzgl. der Nockenwelle 4 distalen Endbereich 24 am Deckel 11 drehbar gelagert. Hierdurch ergibt sich eine intensive Führung bzw. Abstützung der Gelenkwelle 14 über den Deckel 11 am Zylinderkopf 2. Die Lagerung der Gelenkwelle 14 am Deckel 11 erfolgt dabei hälftig. Der Deckel 11 beinhaltet für die Gelenkwelle 14 hierzu eine entsprechende Lagerhalbschale 25. Die andere hälftige Lagerung der Gelenkwelle 14 erfolgt zweckmäßig an der Zylinderkopfhaube 3. Diese kann hierzu mit einer entsprechenden komplementären, weiteren Lagerhalbschale ausgestattet sein.
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Die Gelenkwelle 14 ist mit einem bzgl. der Nockenwelle 4 proximalen Endbereich 26 an einem axialen Endbereich 27 der Nockenwelle 4 über ein Gelenk 28 gekoppelt. Das Gelenk 28 realisiert die gewünschte, gelenkige Antriebsverbindung zwischen Nockenwelle 4 und Gelenkwelle 14. Im hier gezeigten, bevorzugten Beispiel ist das Gelenk 28 als Kardangelenk ausgestaltet. Das hier gezeigte kardanische Gelenk 28 besitzt einen besonders preiswerten Aufbau. Sowohl am Endbereich 26 der Gelenkwelle 14 als auch am Endbereich 27 der Nockenwelle 4 sind zwei voneinander beabstandete Haltestege 29 integral ausgeformt, die jeweils gabelförmige Aufnahmen besitzen, in die ein Kardangelenkstück 30 eingesteckt ist. Das hier gezeigte kardanische Gelenk 28 kann somit besonders einfach durch Ineinanderstecken der einzelnen Komponenten hergestellt werden. Ferner besitzt es nur eine einzige zusätzliche Komponente, nämlich das Kardangelenkstück 30, wenn – wie hier – die Haltestege 29 integral an der jeweiligen Welle 14, 4 ausgeformt sind.
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Die Hochdruckpumpe 7 ist zweckmäßig an der Zylinderkopfhaube 3 befestigt. Hierzu kann die Zylinderkopfhaube 3 mit einer entsprechenden Konsole 31 ausgestattet sein. In dieser Konsole 31 kann bspw. eine Linearführung 32 zur bidirektionalen Führung des Rollenstößels 18 integriert sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19515191 A1 [0002]
- DE 4212255 C2 [0003]
- DE 102005023846 A1 [0004]
