DE3005344A1

DE3005344A1 - Verbrennungsmotor mit einer trennvorrichtung zum an- und abkuppeln einer ersten kurbelwelle an bzw. von einer zweiten kurbelwelle

Info

Publication number: DE3005344A1
Application number: DE19803005344
Authority: DE
Inventors: Oswald 7585 Lichtenau Friedmann; Lothar 7591 Sasbach 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: GB2069059B; JPS56129734A; GB2069059A; US4368701A

Description

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LuK Lamellen und

Kupplungsbau GmbH

Industriestr. 3

Postfach 136o O38O D

7580 Bühl/Baden 12. Februar 198O

Verbrennungsmotor mit einer Trennvorrichtung zum An- und Abkuppeln einer ersten Kurbelwelle an bzw. von einer zweiten Kurbelwelle

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit einer 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 beim Teillastbetrieb 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 Zylindern

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BAD ORIGINAL

zugeordnetes 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, einen Verbrennungsmotor mit einer Trennvorrichtung zum 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.

Diese Einrichtung wird durch einen Verbrennungsmotor mit einer Brennvorrichtung gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, daß an dem Ende der ersten Kurbelwelle das dem 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, das an dem Ende der zweiten Kurbelwelle ein zweites Kupplungsteil drehfest angeordnet ist, das in seiner, dem ersten Kupplungsteil zugewandten Fläche eine Gegenprofilierung aufweist,

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daß wenigstens eines der Kupplungsteile in axialer Richtung verschiebbar ist, daß wenigstens eine Vorrichtung vorgesehen ist, durch die mindestens eines der Kupplungsteile in axialer Richtung in eine erste Position bewegbar ist, in der die Profilierung und die Gegenprofilierung des ersten Kupplungsteils und des zweiten Kupplungsteils ineinander eingreifen, und in eine zweite Position bewegbar ist, in der das erste Kupplungsteil und das zweite Kupplungsteil voneinander getrennt sind, daß eine Beschleunigungskupplung zwischen der ersten Nockenwelle der ersten Verbrennungsmotoreinheit und der zweiten Nockenwelle der zweiten Verbrennungsmotoreinheit vorgesehen und" zur Beschleunigung der zweiten Kurbelwelle schließbar ist und daß das in axialer Richtung verschiebbare Kupplungsteil durch eine Vorrichtung in die erste Position bewegbar ist, wenn die erste Nockenwelle bzw. die erste Kurbelwelle und die zweite Nockenwelle bzw. die zweite Kurbelwelle zumindest annähernd dieselbe Geschwindigkeit aufweisen.

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

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Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß beim Viertakt-Motor durch Anordnung der Beschleunigungs- und Trennkupplung eine zündfolgerichtige und positionsgerechte Ankupplung an der Nockenwelle auf besonders einfacher 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) weshalb die Anordnung der Beschleunigungs- und Positionierkupplung zwischen den beiden Kurbelwellen zusätzliche Kontroll- bzw. Sperrmechanismen erforderlich macht, die an um 360° winkelversetzes Ankuppeln verhindern. Solche Mechanismen sind aufwendig, teuer und anfällig.

Dadurch, daß es durch die folgende 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.

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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 des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors mit einer Brennvorrichtung 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 zweiten Einheit zumindest annähernd die gleiche Geschwindigkeit aufweist.

Vorteilhafterweise wird die Verbindung der beiden Kurbelwellen formschlüssig automatisch hergestellt, wenn die über die Nockenwelle der im Teillastbetrieb ständig angetriebenen Einheit beschleunigte Nockenwelle der zuzuschaltenden Einheit zumindest annähernd die gleiche Geschwindigkeit aufweist und wenn die Nockenwelle bzw. Kurbelwelle

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der zuzuschaltenden Einheit in bezug auf die Nockenwelle bzw. Kurbelwelle der im Teillastbereich ständig betriebenen Einheit die richtige Position aufweist.

Eine besonders bevorzugte AusfUhrungsform der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Kupplungsteil in axialer Richtung in bezug auf die zweite Kurbelwelle gegen die Kraft eines das zweite Kupplungsteil in der zweiten Position haltenden Kraftspeichers in die erste Position bewegbar ist. Dabei verbindet die Trennvorrichtung die Kurbelwellen in der ersten Position miteinander.

Vorteilhafterweise ist als Kraftspeicher eine drehfeste, in axialer Richtung nachgiebige Feder vorgesehen, die mit ihrer Außenfläche an der dem ersten Kupplungsteil zugewandten Fläche des Endes der zweiten Kurbelwelle befestigt ist und die mit ihrer Innenfläche an der Seite des zweiten Kupplungsteils befestigt ist, die dem Ende der zweiten Kurbelwelle zugewandt ist. Auf diese Weise läßt sich eine spielfreie Drehverbindung verwirklichen.

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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Schnappfeder vorgesehen, die bei einer Bewegung des zweiten Kupplungsteils relativ zu dem Ende der zweiten Kurbelwelle in axialer Richtung in die erste oder die zweite Position kippbar ist. Durch eine solche Kippfeder ist es in einerbesonders einfachen Weise möglich, das Kupplungsteil in der ersten oder zweiten Position festzulegen.

Vorzugsweise weist das zweite Kupplungsteil einen sich in Richtung auf das Ende der zweiten Kurbelwelle erstreckenden Ansatz auf, der zwischen dem Umfang des zweiten Kupp lungs teils und der inneren Itafangsfläche des Ansatzes einen Raum zur Aufnahme der Schnappfeder freiläßt. Dabei ist die Schnappfeder einerseits gegenüber einer Längsverschiebung an der inneren Umfangsfläche des Ansatzes festgelegt. Andererseits ist die Schnappfeder ebenfalls gegen eine axiale Verschiebung gesichert an einem sich in dem Raum von dem Ende der Kurbelwelle sich estreckenden Vorsprung festgelegt.

Vorzugsweise ist die Schnappfeder ringförmig ausgebildet, wobei der äußere Umfang in eine an der inneren Umfangsfläche des Ansatzes vorgesehene Nut eingreift und wobei der innere Umfang der Schnappfeder in eine an dem Vorsprung vorgesehene Nut eingreift.

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Durch das Eingreifen des äußeren Umfanges bzw. des inneren Umfanges der Schnappfeder in eine Niit ist die Schnappfeder an ihrem äußeren Umfang und an ihrem inneren Umfang in einer besonders vorteilhaften und einfachen Weise gegen eine axiale Verschiebung festlegbar.

Zur Verschiebung des zweiten Kupplungsteils in axialer Richtung in die erste bzw. in die zweite Position sind vorzugsweise als Vorrichtung getrennt voneinander erregbare Elektromagneten so vorgesehen, daß die von ihnen entwickelten Kräfte jeweils an einer Seite des Ansatzes des zweiten Kupplungsteils angreifen. Auf diese Weise wird erreicht, daß das zweite Kupplungsteil durch eine kurzzeitige Erregung eines der Elektromagneten unter minimalem Energieverbrauch in eine Position bewegbar und dort durch die Schnappfeder verriegelbar ist.

Die Steuerung der Elektromagnete erfolgt in einer besonders einfehen Weise durch eine elektrische Einrichtung dadurch, daß sie überwachungseinrichtungen aufweist, die jeweils Signale für die Drehgeschwindigkeit und die Winkelposition der ersten Nockenwelle bzw. der zweiten Nockenwelle erfassen. Bei Erreichen zumindest annähernd der gleichen Geschwindigkeiten und zumindest annähernd der gleichen Position der Nockenwellen steuert die elektrische Einrichtung das formschlüssige Schließen der Kupplungsteile .

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Vorzugsweise reagieren die überwachungseinrichtungen, bei denen es sich beispielsweise um Induktivgeber handeln kann, jeweils auf einen vorgegebenen Bereich der ihnen zugeordneten Nockenwelle.

Die elektrische Einrichtung enthält vorzugsweise ein Steuergerät, das jeweils aus der zeitlichen Aufeinanderfolge der Ausgangssignale der Überwachungseinrichtungen die Geschwindigkeiten der Kurbelwellen ermittelt und das aus der zeitlichen Differenz von Ausgangssignalen der Überwachungseinrichtungen die richtige Position der zweiten Nockenwelle in bezug auf die erste Nockenwelle ermittelt.

Vorzugsweise weist die Beschleunigungskupplung die Form einer Trockenkupplung auf, die außerhalb des Kurbelwellengehäuses an einer Seite angeordnet ist, die der ersten im Teillastbereich ständig angetriebenen Einheit abgewandt ist. Dabei ist die erste Nockenwelle als Vollwelle ausgebildet und erstreckt sich durch die als Hohlwelle ausgebildete zweite Nockenwelle derart, daß sowohl die erste Nockenwelle als auch die zweite Nockenwelle an der Seite aus dem Kurbelwellengehäuse herausgeführt sind, und daß sich an dem Ende der ersten Nockenwelle ein erstes Kupplungselement und an dem Ende der zweiten Nockenwelle ein zweites Kupplungselement der Beschleunigungskupplung drehfest befindet. Dabei ist die genannte Seite zur Anordnung der Beschleunigungskupplung deshalb besonders gut geeignet, weil sie hierfür am meisten Platz bietet.

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Zum Antrieb von Nebenaggregaten kann vorteilhafterweise an dem durch die erste Nockenwelle angetriebenen ersten Kupplungselement eine Riemenscheibe drehfest befestigt sein.

Um die Beschleunigungskupplung öffnen zu können, wenn sich das zweite Kupplungsteil in der ersten Position befindet, kann vorzugsweise eine elektro-hydraulische Einrichtung vorgesehen werden, die auf ein Signal der elektrischen Einrichtung anspricht.

Im folgenden wird die Erfindung näher im Zusammenhang mit der Figur' erläutert.

In der Figur 1 ist die erste Kurbelwelle mit 1 bezeichnet. Die zweite Kurbelwelle ist mit 4 bezeichnet. An dem der zweiten Kurbelwelle zugewandten Ende der ersten Kurbelwelle befindet sich das erste Kupplungsteil 2. Dieses weist an seiner der zweiten Kurbelwelle 4 zugewandten Innenfläche eine axiale Profilierung 6 auf. Vorzugsweise besteht diese Profilierung aus an der genannten Innenfläche in etwa radialer Richtung verlaufenden Nuten und Erhebungen. Das zweite Kupplungsteil 7 weist an seiner der ersten Kurbelwelle zugewandten Fläche eine axiale Gegenprofilierung 8 auf, die vorzugsweise ebenfalls aus sich in etwa radialer Richtung

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erstreckende Nuten und Erhöhungen besteht. Beim formschlüssigen Schließen des ersten Kupplungsteil 2 und des zweiten Kupplungsteils 7 greifen die Erhöhungen der Gegenprofilierung in die entsprechenden Vertiefungen der Profilierung ein und umgekehrt.

Das Kupplungsteil 7 ist über ein in axialer Richtung nachgiebiges und ein in der Drehrichtung unnachgiebiges Federelement, bei dem es sich beispielsweise um eine Membranfeder handeln kann, mit dem Ende 3 der zweiten Kurbelwelle 4 drehfest verbunden. Dabei ist die Feder 9 beispielsweise der aus der Figur ersichtlichen Weise mit der der ersten Kurbelwelle zugewandten Innenfläche das Ende 3 der zweiten Kurbelwelle dadurch fest verbunden, daß die äußere Endfläche der Feder an der zuvor genannten Fläche des Endes 3 der Kurbelwelle 4 beispüsweise verschraubt ist. Mit der inneren Endfläche der Feder 9 ist das zweite Kupplungsteil 7 an der Fläche des Kupplungsteils 7 verschraubt, die dem Ende 3 der Kurbelwelle zugewandt ist.

Als Federelement können auch Blattfedern dienen, die beispielsweise an den sich zugewandten Flächen von zwei sich gegenüberliegenden scheibenförmigen Teilen befestigt sind, wobei ein

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scheibenförmiges Teil am Ende 3 der zweiten Kurbelwelle und das andere scheibenförmige Teil an dem zweiten Kupplungsteil drehfest angeordnet ist.

Vorzugsweise weist das zweite Kupplungsteil 7 einenin radialer Richtung gesehen nach außen und in Richtung auf das Ende 3 der zweiten Kurbelwelle 4 geführten Ansatz 12 auf, der so beschaffen ist, daß zwischen der äußeren Umfangsfläche des zweiten Kupplungsteils und der inneren Umfangsflache 14 des Ansatzes ein Raum zur Aufnahme eines Federelements 15 vorhanden ist. Bei dem Federelement 15 handelt es sich vorzugsweise um eine Kipp- bzw. Schnappfeder. Diese ist vorzugsweise ringförmig ausgestaltet und mit ihrem äußeren Umfang an der inneren Umfangsflache 14 des Ansatzes 12 so gelagert, daß sie gegen eine axiale Verschiebung festgelegt ist. Vorzugsweise wird dies dadurch bewerkstelligt, daß der äußere Umfang der Schnappfeder 15 in eine an der inneren Umfangsf lache /y des Ansatzes 12 vorgesehene Nut 16 eingreift. Von dem Ende 3 der Kurbelwelle 4 aus ragt ein Vorsprung 17 in den die Schnappfeder 15 aufnehmenden Raum derart hinein, daß die Schnappfeder 15 vorzugsweise mit ihrem inneren Umfang auf dem Vorsprung 17 ruht und dort gegen eine axiale Verschiebung festgelegt ist. Beispielsweise handelt es sich bei dem Vorsprung 17 um ein ringförmiges,

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winkelförmiges Teil, das an dem Ende 3 der zweiten Kurbelwelle 4 beispielsweise zusammen mit der äußeren Endfläche der Schnappfeder 9 verschraubt ist und dessen einer Schenkel in den Raum hineinragt. Dabei kann der innere umfang der Schnappfeder 15 wieder in einer an dem in den Raum hineinragenden Schenkel des Vorsprungs 17 vorhandene Nut angeordnet sein.

Die Schnappfeder 15 ist derart bemessen, daß bei einer Bewegung des zweiten Kupplungsteils 7 relativ zum Ende 3 der zweiten Kurbelwelle 4 in axialer Richtung zwei stabile, durch die Schnappfeder 15 festgelegte Positionen erreichbar sind, wobei in der einen Position die Profilierung 6 des ersten Kupplungsteils 2 in die Gegenprofilierung 8 des zweiten Kupplungsteils 7 eingreift. Dies entspricht einem formschlüssigen Schließen der beiden Kupplungsteile. In der zweiten Position greift die Profilierung 6 nicht in die Profilierung 8 ein.

Zur Bewegung des zweiten Kupplungsteils 7 in axialer Richtung . in die erste bzw. in die zweite Position sind vorzugsweise Elektromagneten 18 und 19 vorgesehen. Dabei sind diese Elektromagneten so angeordnet, daß bei ihrer Erregung jeweils erzeugte Kraft an einer Fläche des zweiten Kupplungsteils 7, vorzugsweise des Ansatzes 12, angreift, um das zweite Kupplungs-

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teil 7 in Richtung auf den jeweils erregten Elektromagneten zu verschieben. Beispielsweise kann in der aus der Figur ersichtlichen Weise ein Elektromagnet 18 auf der Seite des Ansatzes 12 angeordnet sein, die sich in der Nähe der zweiten Kurbelwelle 4 befindet. Dieser Elektromagnet dient dann dazu, um das zweite Kupplungsteil 7 in die zweite Position zu bringen, in der die Profilierung 6 nicht in die Gegenprofilierung 8 eingreift. In der entsprechenden Weise kann der zweite Elektromagnet 19 an der Seite des Ansatzes 12 vorgesehen sein, die der ersten Kurbelwelle 1 zugewandt ist. Diese zweite Elektromagnet 19 dient dazu, das zweite Kupplungsteil 7 im Zusammenhang mit der Schnappfeder 15 in die erste Position zu bewegen, in der die Profilierung in der Gegenprofilierung 8 eingreift.

Die Bewegung des zweiten Kupplungsteils 7 in die erste und in die zweite Position kann auch durch einen einzigen Elektromagneten erfolgen, der an der Seite des Ansatzes vorgesehen ist, die der ersten Kurbelwelle 1 zugewandt ist. Dieser einzige Elektromagnet findet sich also an der Stelle, an dem in der Figur 1 der Elektromagnet 19 dargestellt ist. Bei seiner Erregung bringt der einzige Elektromagnet das

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zweite Kupplungsteil gegen dieKraft der Schnappfeder 15 und gegen die Kraft eines weiteren Kraftspeichers, (nicht dargestellt) in die erste Position. Der einzige Elektromagnet bleibt dabei solange erregt, wie das zweite Kupplungsteil 7 sich in der ersten Position befinden soll. Bei der Entregung des einzigen Elektromagneten wird dann das zweite Kupplungsteil 7 durch die Kraft des nicht dargestellten Kraftspeichers gegen die Kraft der Schnappfeder 15 automatisch in die zweite Position gebracht.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist die erste Nockenwelle 20 der ersten, im Teillastbereich ständig angetriebenen Verbrennungsmotoreinheit vorzugsweise als Vollwelle ausgestaltet. Die zweite Nockenwelle 21 der zweiten Verbrennungsmotoreinheit ist als Hohlwelle ausgestaltet und in dem Bereich der zweiten Einheit konzentrisch auf der ersten Nockenwelle 20 angeordnet. Un die Beschleunigung der zweiten Kurbelwelle 4 durch die erste Nockenwelle 20 der ständig angetriebenen ersten Einheit bewerkstelligen zu können, ist eine Beschleunigungskupplung 22 vorgesehen, die zur Beschleunigung die erste · Nockenwelle 20 mit der zweiten Nockenwelle 21 verbindet. Beispielsweise kann es sich bei dieser Beschleunigungskupplung 22 um eine Trockenkupplung handeln, die außerhalb des Kurbelwellengehäuses 5 an der Seite vorgesehen ist, die der ersten

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Verbrennungsmotoreinheit, die im Teillastbereich ständig angetrieben wird, abgewandt ist. Dabei ist ein erstes Kupplungselement 23 auf der an der genannten Seite des Kurbelwellengehäuses nach außen geführten ersten Nockenwelle 20 drehfest angeordnet. In der entsprechenden Weise ist das zweite Kupplungselement 24 an .dem an der genannten Seite nach außen geführten Ende der als Hohlwelle ausgestaltete« zweiten Nockenwelle 21 drehfest angeordnet. Beispielsweise ist das erste Kupplungselement 23 auf der ersten Nockenwelle 20 in axialer Richtung durch eine geeignete Einrichtung 33 derart verschiebbar, daß die Beschleunigungskupplung in der einen Stellung geöffnet ist und daß durch die Beschleunigungskupplung in der

anderen Stellung kraftschlüssig, zur Beschleunigung der zweiten Nockenwelle 21 geschlossen· ist.

Zur Betätigung der Beschleunigungskupplung 22 und der Trennkupplung durch die Elektromagneten 18 und 19 ist vorzugsweise eine elektrische Einrichtung vorgesehen, die elektrische Überwachungseinrichtungen 25 und 26 und ein Steuergerät 27 aufweist. Dabei dient die eine Überwachungseinrichtung 25 zum Messen der Geschwindigkeit

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iond der Winkelposition der ersten Nockenwelle 20. Die andere Überwachungseinrichtung 26 dient zum Messen der Geschwindigkeit und der Winkelposition der zweiten Nockenwelle 21. Beispielsweise ist jeweils einer überwachungseinrichtung 25, 26 gegenüberliegend ein Flansch 29 bzw. angeordnet, der jeweils drehfest mit der ersten Nockenwelle 20 bzw. mit der zweiten Nockenwelle 21 verbunden ist. Dabei weist jeweils ein Flansch 29 bzw. 3o wenigstens einen Bereich 31 bzw. 32 auf, mit dem die Überwachungseinrichtung 25 bzw. 26 zusammenwirkt. Bei den Überwachungseinrichtungen handelt es sich vorzugsweise um Induktivgeber. Die von den Überwachungseinrichtungen 25 und 26 jeweils erzeugten Signale werden dem Steuergerät 27 über die Eingänge a und b zugeführt. Das als Vergleicher dienende Steuergerät 27 erzeugt an seinem Ausgang c ein elektrisches Steuersignal, wenn die durch die Induktivgeber 25 und 26 erzeugten Signale die Informationen beinhalten, daß die erste Nockenwelle 20 und die zweite Nockenwelle 21 zumindest annähernd die gleichen Geschwindigkeiten aufweisen und daß sich die zweite Nockenwelle 21 in bezug auf die erste Nockenwelle 20 in der richtigen Position befindet. Dabei ermittelt das Steuergerät 27 aus der zeitlichen Aufeinanderfolge der Ausgangssignale der Überwachungseinrichtungen die Geschwindigkeiten der Kurbelwelle. Aus der

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zeitlichen Differenz von Ausgangssignalen der Überwachungseinrichtungen ermittelt das Steuergerät 27, ob die zweite Nockenwelle 21 in bezug auf die erste Nockenwelle 20 die richtige Position besitzt.

Durch das an dem Ausgang c erzeugte Ausgangssignal des Steuergeräts 27 ist der Elektromagnet 19 erregbar, so daß in Abhängigkeit von diesem Ausgangssignal das zweite Kupplungsteil 7 in axialer Richtung auf das Ende 2 der ersten Kurbelwelle 1 zu bewegbar ist. Dabei kippt die Schnappfeder 15 in die erste Position, in der die Profilierung 6 des Kupplungsteils 2 in die Gegenprofilierung 8 des zweiten Kupplungsteils 7 eingreift. Gleichzeitig oder anschließend kann die Beschleunigungskupplung 22 durch ein Signal am Ausgang d des Steuergeräts 27 geöffnet werden.

Im folgenden wird die Funktion des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors mit einer Trennvorrichtung beschrieben. Es wird dabei davon ausgegangen, daß die gesamte Anordnung zunächst im Teillastbereich arbeitet. Dies bedeutet, daß zunächst nur die Nockenwelle 20 und die Kurbelwelle 1 der ersten Verbrennungsmotoreinheit ständig angetrieben werden. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich das zweite Kupplungsteil 7

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in der in der Figur dargestellten zweiten Position, in die es zuvor beispielsweise durch die Erregung des Elektromagneten 18 gebracht wurde. Wenn nun zum Betrieb im Vollastbereich die Kurbelwelle 4 der zweiten Verbrennungsmotoreinheit an die Kurbelwelle 1 der ersten Verbrennungsmotoreinheit angeschaltet bzw. angekuppelt werden soll, wird diese zunächst durch die erste Nockenwelle 20 und über die Beschleunigungskupplung 22 so beschleunigt, daß sie zumindest annähernd dieselbe Geschwindigkeit wie die Kurbelwelle 1 aufweist. Zu diesem Zweck wird vorzugsweise mit Hilfe eines elektrischen Schalters die Einrichtung 33 derart aktiviert, daß sie die Beschleunigungskupplung 22 kraftschlüssig schließt, so daß die Drehung der ersten Nockenwelle 20 auf die zweite Nockenwelle "und somit auch auf die Kurbelwelle 4 übertragen wird. Das Schließen der Beschleunigungskupplung kann auch auf mechanische Weise, beispielsweise durch einen nicht dargestellten Hebel, erfolgen. Wenn durch die Überwachungseinrichtungen 25 und 26 anschließend Signale ermittelt werden, die die Informationen beinhalten, daß sich die zweite Nockenwelle 21 zumindest mit annähernd derselben Geschwindigkeit dreht wie die erste Nockenwelle 20 und daß sich die zweite Nockenwelle 21 in bezug auf die erste Nockenwelle 20 in der richtigen Position befindet, wird durch das Steuergerät 27 an seinem Ausgang c ein Ausgangssignal erzeugt, das den Elektromagneten 19 erregt. Dies hat zur Folge, daß durch die Kraft des erregten Elektromagneten 19 das zweite Kupplungsteil 7 in Richtung auf das erste Kupplungsteil 2 bewegt wird, bis die Schnappfeder 15 in ihre stabile Lage (erste Position) kippt, in der das Kupplungs-

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teil 7 formschlüssig an dem Kupplungsteil 2 angreift. Durch ein zweites elektrisches Signal am Ausgang d des Steuergeräts 27 kann die Einrichtung 33 gleichzeitig oder nachfolgend derart betätigt werden, daß die Beschleunigungskupplung 22 wieder geöffnet wird.

Bei der Einrichtung 33 kann es beispielsweise um eine elektrisch durch das Steuergerät 27 betätigbare hydraulische Einrichtung handeln. Als Einrichtung 33 kann auch eine mechanische Einrichtung, die beispielsweise die Form eines Schalthebels aufweist, dienen. In diesem Fall kann das Beschleunigen der zuzuschaltenden Einheit auf eine manuelle Weise eingeleitet werden.

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Leerseite

Claims

LuK Lamellen und

Kupplungsbau GmbH

Industriestr. 3

Postfach 136o 038O D

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Patentansprüche

1J Verbrennungsmotor mit einer Trennvorrichtung zum An- und Abkuppeln einer ersten Kurbelwelle einer ersten Verbrennungsmotoreinheit an wenigstens eine zweite bzw. von wenigstens einer zweiten Kurbelwelle einer zweiten Verbrennungsmotoreinheit, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Ende der ersten Kurbelwelle (1), das dem Ende (3) der zweiten Kurbelwelle (4) gegenüberliegt, drehfest ein erstes Kupplungsteil (2) angeordnet ist, das an der dem Ende (3) der zweiten Kurbelwelle zugewandten Fläche eine axial gerichtete Profilierung (6) aufweist, daß an dem Ende (3) der zweiten Kurbelwelle (4) ein zweites Kupplungsteil (7) drehfest angeordnet ist, das an seiner dem ersten Kupplungsteil (2) zugewandten Fläche eine Gegenprofilierung (8) aufweist, daß wenigstens eines der Kupplungsteile (2, 7) in axialer Richtung verschiebbar ist, daß wenigstens eine Vorrichtung (18, 19) vorgesehen ist, durch die mindestens eines der Kupplungsteile (2, 7)

in axialer Richtung in eine erste Position bewegbar ist, in der die Profilierung (6) und die Gegenprofilierung (8) des ersten Kupplungsteils (2) und des zweiten Kupplungsteils (7) ineinandergreifen, und in eine zweite Position bewegbar ist, in der das erste Kupplungsteil (2) und das zweite Kupplungsteil (7) voneinander getrennt sind, daß eine Beschleunigungskupplung (22) zwischen der ersten Nockenwelle (20) der ersten Verbrennungsniotoreinheit und der zweiten Nockenwelle (21) der zweiten Verbrennungsmotoreinheit vorgesehen und zur Beschleunigung der zweiten Kurbelwelle (21) schließbar ist, und daß das in axialer Richtung verschiebbare Kupplungsteil (7) durch eine Vorrichtung (19) in die erste Position bewegbar ist, wenn die erste Nockenwelle (20) bzw. die erste Kurbelwelle (1) und die zweite Nockenwelle (21) bzw. die zweite Kurbelwelle (4) zumindest annähernd dieselbe Geschwindigkeit aufweisen.
2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (19) die Kupplungsteile (2, 7) in die erste Position bringt, wenn sich die zweite Nockenwelle (21) in bezug auf die erste Nockenwelle (20) in der richtigen Position befindet.
3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Kupplungsteil (7) in axialer Richtung gegen die Kraft eines das zweite Kupplungsteil (7) in der zweiten Position haltenden Kraftspeichers (9, 15) in die erste Position bewegbar ist.

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4. Motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftspeicher (9) die Form einer drehfesten, in axialer Richtung nachgiebigen Feder aufweist, die mit ihrer Außenfläche an der dem ersten Kupplungsteil (2) zugewandten Fläche des Endes (3) der zweiten Kurbelwelle befestigt ist, und die mit ihrer Innenfläche an der Seite des zweiten Kupplungsteils (7) befestigt ist, die dem Ende (3) der zweiten Kurbelwelle (4) zugewandt ist.
5. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine das zweite Kupplungsteil (7) in der ersten Position und in der zweiten Position festlegende Schnappfeder (15) vorgesehen ist, die bei einer Relativbewegung zwischen dem zweiten Kupplungsteil (7) und dem Ende (3) der zweiten Kurbelwelle (4) in axialer Richtung in die erste Position und in die zweite Position kippbar ist.
6. Motor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem zweiten Kupplungsteil (7) an seinem äußeren Umfang ein sich in Richtung auf das Ende (3) der zweiten Kurbelwelle erstreckender Ansatz (12) derart angeordnet ist, daß zwischen dem Umfang des zweiten Kupplungsteils (7) und der inneren Umfangsflache des Ansatzes (12) ein Raum zur Aufnahme

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der Schnappfeder (15) vorhanden ist, daß das äußere Ende der Schnappfeder (15) an der inneren Umfangsfläche des Ansatzes (12) gegenüber einer Verschiebung axial festgelegt ist, und daß das innere Ende der Schnappfeder (15) an einem sich in den Raum von dem Ende (3) der zweiten Kurbelwelle (4) aus erstreckenden Vorsprung (17) festgelegt ist.
7. Motor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnappfeder (15) kreisringförmig ausgestaltet ist, mit ihrem äußeren umfang in eine an der inneren Umfangsflache (14) des Ansatzes (12) vorgesehenen Nut (16) eingreift und mit ihrer inneren Umfangsflache in eine an dem Vorsprung (17) vorgesehene Nut eingreift.
8. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verschiebung des zweiten Kupplungsteils (7) in axialer Richtung gegen die Kraft der Feder (9) und/oder der Schnappfeder (15) in die erste oder zweite Position als Vorrichtung (18, 19) getrennt voneinander erregbare Elektromagneten an beiden Seiten des Ansatzes (12) so vorgesehen sind, daß die von ihnen entwickelten Kräfte jeweils an einer Seite des Ansatzes (12) des zweiten Kupplungsteils (7) angreifen.

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9. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Geschwindigkeiten der ersten Nockenwelle (20) nach dem kraftschlüssigen Schließen der Beschleunigungskupplung (22)Und 3er zweiten Nockenwelle (21) messende Einrichtung (25, 26, 27, 31, 32) vorgesehen ist, die ein elektrisches Signal zur Betätigung des das zweite Kupplungsteil (7) in die erste Position bewegenden Elektromagneten (19) erzeugt, wenn die zweite Nockenwelle (21 ) zumindest annähernd dieselbe Geschwindigkeit wie die erste Nockenwelle (20) aufweist.
10. Motor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die .elektrische Einrichtung (25, 26, 27, 31, 32) das Signal

zur.Erregung des das zweite Kupplungsteil (7) in die erste Position bringenden Elektromagneten (19) dann erzeugt, wenn sich die zweite Nockenwelle (21) in Bezug auf die erste Nockenwelle (20) in der richtigen Position befindet.
11. Motor nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Einrichtung eine Überwachungseinrichtung (25), die Signale für die Drehgeschwindigkeit und die Winkelposition der ersten Nockenwelle (20) erzeugt, und eine weitere überwachungseinrichtung (26) aufweist, die Signale für die Drehgeschwindigkeit und die Winkelposition der zweiten Nockenwelle (21) erzeugt,und daß bei Erreichen zumindest annähernd

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der gleichen Geschwindigkeiten und zumindest annähernd der gleichen Position der Nockenwellen die elektrische Einrichtung die Kupplungsteile (2, 7) formschlüssig schließt.
12. Motor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als überwachungseinrichtung^, 26 ) jeweils eine auf einen vorgegebenen Bereich (31, 32) der ihr zugeordneten Nockenwelle (2o, 21) ansprechende Einheit vorgesehen ist.
13. Motor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß als -Einheit Induktivgeber vorgesehen sind.
14. Motor nach einem der Ansprüche 11 - 13, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Einrichtung ein Steuergerät (27) aufweist, das jeweils aus der zeitlichen Aufeinanderfolge der Ausgangssignale der Überwachungseinrichtung (25) und der weiteren Überwachungseinrichtung (26) die Geschwindigkeiten der Kurbelwellen ermittelt und das aus der zeitlichen Differenz von Ausgangssignalen der Überwachungseinrichtung (25) und der weiteren Überwachungseinrichtung (26) die richtige Position der zweiten Nockenwelle (21) ermittelt.

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15. Motor nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungskupplung (22) die Form einer Trockenkupplung aufweist, die außerhalb des Kurbelwellengehäuses an einer Seite angeordnet ist, die der ersten Einheit abgewandt ist, daß die erste Nockenwelle (20) als Vollwelle ausgebildet ist und sich durch die als Hohlwelle ausgebildete zweite Nockenwelle (21) erstreckt, daß sowohl die erste Nockenwelle (20) als auch die zweite Nockenwelle (21) an der Seite auf dem Kurbelwellengehäuse herausgeführt sind, und daß sich an dem Ende der ersten Nockenwelle (20) ein erstes Kupplungselement (23) und an dem Ende der zweiten Nockenwelle (21) ein zweites Kupplungselement (24) der Beschleunigungskupplung (22) drehfest befinden.
16. Motor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das durch die erste Nockenwelle angetriebene erste Kupplungselement (23) der Beschleunigungskupplung (22) eine Riemenscheibe (34) zum Antrieb von Nebenaggregaten trägt.
17. Motor nach einem der Ansprüche 1-16, dadurch gekennzeichnet, daß eine" Einrichtung (33) vorgesehen ist, die auf ein Signal der elektrischen Einrichtung hin die Beschleunigungskupplung (22) öffnet, wenn sich das zweite Kupplungsteil (7) in der ersten Position befindet.

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