DE102011115864B3

DE102011115864B3 - Kurbelwellensystem für eine Hubkolbenmaschine

Info

Publication number: DE102011115864B3
Application number: DE201110115864
Authority: DE
Inventors: Ulrich Wittwer
Original assignee: Neander Motors AG
Current assignee: Neander Motors AG
Priority date: 2011-10-13
Filing date: 2011-10-13
Publication date: 2013-02-21
Anticipated expiration: 2031-10-14

Abstract

Dieses Kurbelwellensystem für eine Hubkolbenmaschine, vorzugsweise der Gattung mit Dieseldirekteinspritzung arbeitende Brennkraftmaschine, wirkt mit wenigstens einem in einer Bohrung eines Zylindergehäuses hin und her bewegbaren Hubkolben zusammen, welches Kurbelwellensystem zwei mit parallelem Abstand zueinander verlaufende erste und zweite Kurbelwellen aufweist, die aufrecht in der Brennkraftmaschine stehen und unter Zwischenschaltung von zwei Pleueln mit dem Kolben in Wirkverbindung stehen, wobei die Kurbelwellen unter Vermittlung von miteinander in Eingriff stehenden Synchronisationszahnrädern sich gegenläufig drehen und benachbart von oberen Enden mit Schwungrädern versehen sind. Um dieses Kurbelwellensystem zu optimieren, sind die erste und zweite Kurbelwelle des Kurbelwellensystems mit unteren Enden jeweils zur Beeinflussung von Triebeinheiten der Brennkraftmaschine mit relativ hoher Leistungsaufnahme ausgebildet sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kurbelwellensystem für eine Hubkolbenmaschine, vorzugsweise der Gattung mit Dieseldirekteinspritzung arbeitender Brennkraftmaschine, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Es ist eine auch als Brennkraftmaschine betreibbare Hubkolbenmaschine bekannt, FR 1 011 422 , die zwei parallel zueinander verlaufende Kurbelwellen umfasst. Die Kurbelwellen wirken über Synchronisationszahnräder derart zusammen, dass letztere sich gegenläufig drehen und mit jeweils einem Pleuel unter Zwischenschaltung einer Verbindungsstange mit einem Hubkolben verbunden sind. Der Hubkolben wird in einer Zylinderbohrung eines Zylindergehäuses hin und her bewegt. Das Zylindergehäuse ist an ein Kurbelgehäuse angeschlossen, das ein Oberteil mit trapezförmiger und ein Unterteil mit trogförmiger Gestalt aufweist. Das Oberteil und das Unterteil sind in einer Ebene zusammengesetzt, die Drehachsen der Kurbelwellen einschließt. Gehäusewände des Oberteils und des Unterteils begrenzen einen Raum, der die Kurbelwellen umgibt.
Aus der JP 61028724 A geht ein Kurbelwellensystem für eine als Außenbordmotor arbeitende Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern hervor. Das Kurbelwellensystem umfasst zwei parallel Kurbelwellen, die durch ein Stirnradgetriebe in entgegengesetzte Richtungen gedreht werden. An der einen Kurbelwelle ist ein Schwungrad angeordnet, wogegen die andere Kurbelwelle mit einer ein Getriebe beeinflussbaren Antriebswelle verbunden ist.
Die JP 09324650 behandelt ein Wasserfahrzeug, angetrieben von einer Brennkraftmaschine, die mit V-förmig angeordneten Zylinderreihen versehen ist. Jede Zylinderreihe weist eine Kurbelwelle auf, wobei jede Kurbelwelle unter Vermittlung von Pleueln und. Hubkolben betätigt wird. Die Hubkolben werden in Zylindern der beiden Zylinderreihen hin und her bewegt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kurbelwellensystem für eine Brennkraftmaschine, umfassend wenigsten einen Hubkolben, zwei Pleuel und zwei Kurbelwellen in der Weise auszuführen, dass Triebeinheiten der Brennkraftmaschine funktionsgerecht von den Kurbelwellen angetrieben werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.
Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin zu sehen, dass die beiden Kurbelwellen des Kurbelwellensystems zur Betätigung der Triebelemente der Brennkraftmaschine herangezogen werden, was zu einer günstigen Drehmomentverteilung beiträgt. Die Triebelemente werden einerseits durch einen Steuerantrieb für Nockenwellen und andererseits durch einen Antrieb für ein Nebenaggregat gebildet, das als eine Dieselkraftstoff fördernde Hochdruckpumpe ausgeführt ist. Diese vorbildliche Antriebsart trägt dazu bei, dass die Leistungsübertragung des Kurbelwellensystems für die Triebeinheiten der Brennkraftmaschine gezielt auf die erste und die zweite Kurbelwelle verteilt wird. D. h. ein wesentlicher Teil der Leistungsübertragung erfolgt über die zweite Kurbelwelle, wodurch das Triebelement bzw. der Antrieb für die Nockenwellen, umfassend Zahnräder; Kettenräder und Kette-Umschlingungstrieb-, der ersten Kurbelwelle, gewichtsoptimiert darstellbar ist. Die zweite Kurbelwelle wirkt mittels des Betätigungselements auf das Nebenaggregat in Gestalt der Dieselkraftstoff fördernden Hochduckpumpe ein, was sich konstruktiv musterhaft umsetzen lässt. Das Betätigungselement wird durch einen Nocken gebildet, der an einem Zapfenabschnitt der Kurbelwelle Beispiel gebend angeformt ist. Dabei ist auch noch hervorzuheben, dass das Betätigungselement und der Nocken aus einem Stück mit der zweiten Kurbelwelle hergestellt sind. Schließlich stellen die Anordnung des Betätigungselements im Raum der Hochdruckpumpe und die Betätigung des Pumpenkolbens eine geschickte technische Lösung dar.
In der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, das nachstehend näher erläutert wird.
Es zeigen
1 eine Schrägansicht einer Brennkraftmaschine mit einem eine erste und eine zweite Kurbelwellen umfassenden Kurbelwellensystem,
2 eine Schrägansicht auf das Kurbelwellensystem mit aufrecht stehenden Kurbelwellen gemäß 1 der Brennkraftmaschine,
3 einen Schnitt durch ein unteres Ende der zweiten Kurbelwelle und eine von dieser Kurbelwelle angetriebene Hochdruckpumpe.
Eine als Hubkolbenmaschine ausgebildete und mit Dieseldirekteinspritzung arbeitende Brennkraftmaschine 1 umfasst ein Kurbelwellensystem 2 mit einer ersten Kurbelwelle 3 und einer zweiten Kurbelwelle 4. Die Kurbelwellen 3 und 4 sind über Pleuel 5 und 6 sowie 7 und 8 mit Hubkolben 9 und 10 verbunden die in Zylinderbohrungen 11 und 12 eines Zylindergehäuses 13 hin und her bewegbar sind. Zur Gaswechselsteuerung von die Hubkolben 9 und 10 begrenzenden Brennräumen – nicht dargestellt – dienen sogenannte oben liegende Nockenwellen 14 und 15, die von einem ersten Triebeinheit 16 in Form eines Steuertriebs 17 in Drehbewegung versetzt werden. Die Nockenwellen 14 und 15 betätigen Hubventile, die Ein- und Auslasskanäle – nicht abgebildet – öffnen und schließen.
Die erste und zweite Kurbelwelle 3 und 4 des Kurbelwellensystems 2 der z. B. als Außenbordmotor zum Schiffsantrieb einsetzbaren Brennkraftmaschine 1 stehen aufrecht oder vertikal in letzterer und weisen an oberen Enden 18 und 19 Schwungräder 20 und 21 auf, die in axialer Richtung versetzt zueinander angeordnet sind, um bei der Auslegung der Durchmesser dieser Schwungräder 20 und 21 Freiheitsgrade sicherzustellen. Benachbart den Schwungrädern 20 und 21 sind die Kurbelwellen 3 und 4 mit Synchronisationszahnrädern 22 und 23 versehen, die miteinander in Eingriff sind und sich dadurch gegenläufig drehen. An entfernt von den oberen Enden 18 und 19 liegenden unteren Enden 24 und 25 der ersten und der zweiten Kurbelwelle 3 und 4 sind letztere zur Beeinflussung der ersten Triebeinheit 16 bzw. einer zweiten Triebeinheit 26 ausgebildet, die in den 1 und 2 lediglich schematisch dargestellt ist.
Die erste Triebeinheit 16 wird durch den Steuertrieb 17 und die zweite Triebeinheit 26 durch ein Nebenaggregat 27 der Brennkraftmaschine 1 gebildet. Der Steuertrieb 17 bzw. der Triebeinheit 16 umfasst ein erstes Antriebszahnrad 28, das mit einem Zwischenzahnrad 29 eines Umschlingungsantriebs 30 zur Betätigung der Nockenwellen 14 und 15 kämmt. In axialer Verlängerung des Zwischenzahnrads 29 ist ein Wellenfortsatz Wf vorgesehen, der unter Vermittlung eines nicht gezeigten Getriebes eine Welle antreibt, die mit einer Schiffsschraube zusammenwirkt. Der Umschlingungstrieb 30 umfasst eine Kette 31, die mit einem ersten Kettenrad 32 und einem zweiten Kettenrad 33 zusammenwirkt. Das zweite Kettenrad 33 ist drehfest mit der Nockenwelle 14 verbunden, die auf der dem zweiten Kettenrad 33 abgewandten Seite mit einem ersten Zahnrad 34 versehen ist, das mit einem zweiten Zahnrad 35 der Nockenwelle 15 in Wirkverbindung steht.
Die zweite Kurbelwelle 15 treibt das Nebenaggregat 27 an, das als eine Dieselkraftstoff fördernde Hochdruckpumpe 36 ausgeführt ist. Hierzu besitzt die zweite Kurbelwelle 15 an ihrem unteren Ende 25 ein Betätigungselement 37 zur Beeinflussung der der Hochdruckpumpe 36. Das Betätigungselement 37 wird durch eine Nocke 38 gebildet, die in etwa einer Nocke einer Nockenwelle entspricht, mit der Ventile einer Brennkraftmaschine betätigt werden. Die Nocke 38 ist an einem Zapfenabschnitt 39 der zweiten Kurbelwelle 4 angeformt, wobei die Nocke 38 und der Zapfenabschnitt 39 aus einem Stück mit der zweiten Nockenwelle 4 hergestellt sind.
Schließlich ist die Nocke 38 in einem Raum 40 der Hochdruckpumpe 33 angeordnet bzw. wird von diesem umgeben. Von dem Raum 40 aus betätigt die Nocke 38 einen Pumpenkolben 41 der Hochdruckpumpe 36.

Claims

Kurbelwellensystem für eine Hubkolbenmaschine, vorzugsweise der Gattung mit Dieseldirekteinspritzung arbeitende Brennkraftmaschine, das mit wenigstens einem in einer Bohrung eines Zylindergehäuses hin und her bewegbaren Hubkolben zusammenarbeitet, welches Kurbelwellensystem zwei mit parallelem Abstand zueinander verlaufende erste und zweite Kurbelwellen aufweist, die aufrecht in der Brennkraftmaschine stehen und unter Zwischenschaltung von zwei Pleueln mit dem Kolben in Wirkverbindung stehen, wobei die Kurbelwellen unter Vermittlung von miteinander in Eingriff stehenden Synchronisationszahnrädern sich gegenläufig drehen und benachbart von oberen Enden mit Schwungrädern versehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Kurbelwelle (3 und 4) des Kurbelwellensystems (2) mit unteren Enden (24 und 25) jeweils zur Beeinflussung von Triebeinheiten (16 und 26) der Brennkraftmaschine (1) mit relativ hoher Leistungsaufnahme ausgebildet sind.
Kurbelwellensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Triebeinheiten (16 und 26) durch einen Steuerantrieb (17) und ein Nebenaggregat (27) der Brennkraftmaschine (1) gebildet werden.
Kurbelwellensystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerantrieb (17) ein Antriebszahnrad (28) an der ersten Kurbelwelle (3) umfasst, das mit einem Zwischenzahnrad (29) eines Umschlingungstriebs (29) für den Antrieb von Nockenwellen (14 und 15) der Brennkraftmaschine (1) kämmt.
Kurbelwellensystem nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Nebenaggregat (27) durch eine Dieselkraftstoff fördernde Hochdruckpumpe (36) dargestellt ist, die von der zweiten Kurbelwelle (3) angetrieben wird.
Kurbelwellensystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kurbelwelle (4) am unteren Ende (25) ein Betätigungselement (37) zum Antrieb der Hochdruckpumpe (36) aufweist.
Kurbelwellensystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (37) durch einen Nocken (38) gebildet wird, der auf die Hochdruckpumpe (36) einwirkt.
Kurbelwellensystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Nocken (38) an einem Zapfenabschnitt (39) der zweiten Kurbelwelle (4) angeformt ist.
Kurbelwellensystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Nocken (38) von einem Raum (40) der Hochdruckpumpe (36) umgeben ist und von dort aus einen Pumpenkolben (41) der besagten Hochdruckpumpe (36) betätigt.