DE3923984C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventilantrieb für eine Brennkraftmaschine mit V-förmig angeordneten Zylinderbänken, der die Merkmale gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 aufweist.

Bei einem bekannten Ventilantrieb der vorstehend angegebenen Art (JP-A 61-232 305) ist der zweite Nockenwellenantrieb in der zweiten Zylinderbank, durch den das Drehmoment von der dortigen ersten Nockenwelle auf die zweite Nockenwelle übertragen wird, an der hinteren Stirnseite der zweiten Zylinderbank angeordnet. Das hat zur Folge, daß in der zweiten Zylinderbank die erste Nockenwelle, die direkt mit der Kurbelwelle in Antriebsverbindung steht, sowohl nach hinten als auch antriebsseitig über die Stirnseite der Zylinderbank hinausragen muß und dadurch merklich länger als die drei anderen Nockenwellen der Brennkraftmaschine ist. Diese Anordnung erfordert auch eine Verlängerung und andersartige Gestaltung am hinteren Stirnende der zweiten Zylinderbank selbst. Die unterschiedliche Länge der Nockenwellen und die andersartige Gestaltung der Zylinderbank bedeuten jedoch einen zusätzlichen Fertigungsaufwand. Darüber hinaus wird das Antriebs-Drehmoment für die zweite Nockenwelle der zweiten Zylinderbank durch die ganze Länge der ersten Nockenwelle hindurch übertragen, so daß bei hoher Belastung der Brennkraftmaschine elastische Drehverformungen der ersten Nockenwelle auszuschließen sind. Um genaue Ventilsteuerzeiten zu erhalten, muß daher zumindest diese erste Nockenwelle entsprechend steif ausgelegt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Ventilantrieb der vorstehend beschriebenen Art so zu gestalten, daß er kompakter und mit geringerem Fertigungsaufwand hergestellt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die Ausgestaltung gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruches 1.

Hierdurch wird erreicht, daß alle vier Nockenwellen der Brennkraftmaschine ungefähr gleich lang sind und folglich auch die zweite Zylinderbank zugunsten einer Verkürzung der Brennkraftmaschine insgesamt kürzer werden kann. Das Antriebsdrehmoment für die zweite Nockenwelle der zweiten Zylinderbank wird auf kurzem Weg direkt vom vorderen Endabschnitt der ersten Nockenwelle in die zweite Nockenwelle eingeleitet, so daß auch bei hoher Drehzahl der Brennkraftmaschine die erste Nockenwelle keine zusätzliche Drehverformung erfährt.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 4.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine Brennkraft­ maschine der V6-Bauart mit doppelten obenliegenden Nockenwellen, die mit einem erfindungsgemäßen Ventil­ antrieb versehen ist;

Fig. 2 eine zu Fig. 1 gleichartige Darstellung, wobei jedoch die Nockenwellen weggelassen wurden;

Fig. 3 eine Frontansicht der in Fig. 1 gezeigten Maschine;

Fig. 4 eine schematische, abgebrochene Darstellung eines Teils der Maschine;

Fig. 5 den Schnitt nach der Linie V-V in der Fig. 2;

Fig. 6 den Schnitt nach der Linie VI-VI in der Fig. 5.

Die in den Fig. 1-3 gezeigte Brennkraftmaschine 1 der V6-Bauart mit doppelten obenliegenden Nockenwellen umfaßt einen Zylinderblock 2, an dem ein erster sowie zweiter Zylinderkopf 3 und 4 unter einem Winkel zueinander angeordnet sind. Die Zylinderköpfe 3 und 4 bilden eine erste bzw. zweite Zylinderbank B 1 bzw. B 2, von denen jede drei Zylinder C hat. Für die Zylinder sind Zündkerzenbohrungen 5 vorgesehen. Die Zylin­ derreihen in der ersten sowie zweiten Zylinderbank B 1, B 2 sind zueinander in Richtung der Kurbelwelle 118 (Fig. 3) versetzt, d. h. die Zylinderreihe in der ersten Zylinderbank B 1 ist gegenüber der Zylinderreihe in der zweiten Zylinderbank B 2 zurückgesetzt. In der folgenden Beschreibung wird für die in der Richtung der Kurbelwelle 118 verlaufenden Bauteile das bei Betrachtung von Fig. 1 untere Ende als das "erste Ende" und das in Fig. 1 obere Ende als das "zweite Ende" bezeichnet.

Jeder Zylinder ist mit zwei Auslaßventilen 137 sowie zwei Einlaßventilen 136 (Fig. 3) versehen und weist Einlaßöff­ nungen 106 sowie Auslaßöffnungen 107 (Fig. 2) auf. Die Einlaß- und Auslaßventile für die Zylinder in der ersten Zylinderbank B 1 werden durch eine erste sowie zweite Nockenwelle 6 und 7 betrieben, während die Einlaß- und Auslaßventile für die Zylinder in der zweiten Zylinder­ bank B 2 durch die dritte und vierte Nockenwelle 8 und 9 betrieben werden.

Der Antrieb für die erste sowie dritte Nockenwelle 6 und 8 von der Kurbelwelle 118 erfolgt über einen ersten Nockenwellenantrieb 11, der eine erste Riemenscheibe 13 am ersten Ende der ersten Nockenwel­ le 6 und eine zweite Riemen­ scheibe 14 am ersten Ende der dritten Nockenwelle 8, eine Kurbelwellen-Riemenscheibe 120, die am ersten Ende der Kurbelwelle 118 fest angebracht ist, und einen Zahnriemen 15, welcher um die Riemenscheiben 13, 14 und 120 geführt ist, umfaßt. Umlenkrollen 145 und 146 (Fig. 3) dienen der Führung des Zahnriemens 15, für den eine selbst­ spannende Vorrichtung 147 mit einem Öldämpfer 147a vorge­ sehen ist.

Die zweite und vierte Nockenwelle 7 und 9 sind kürzer als die erste sowie dritte Nockenwelle 6 und 8, und sie sind im wesentlichen gleich der Länge der Zylinderköpfe 3 und 4. Die zweite Nockenwelle 7 wird von der ersten Nockenwel­ le 6 mittels eines zweiten Nockenwellenantriebs 12A angetrieben, der an der ersten sowie zweiten Nockenwelle 6 und 7 an Stellen zwischen dem ersten Nockenwellenantrieb 11 und der Zylinderreihe in der ersten Zylinder­ bank B 1 befestigte Schrägzahnstirnräder 16 und 17 umfaßt, welche miteinander kämmen. In gleicher Weise wird die vierte Nockenwelle 9 durch die dritte Nockenwelle 8 über einen zweiten Nockenwellenantrieb 12B ange­ trieben, der Schrägzahnstirnräder 18 und 19 umfaßt, welche an der dritten sowie vierten Kurbelwelle 8 und 9 an Stellen zwischen dem ersten Nockenwellenantrieb 11 und der Zylinderreihe in der zweiten Zylinderbank B 2 befe­ stigt sind und miteinander kämmen.

An der zweiten Nockenwelle 7 ist eine schräg verzahnte Reibscheibe 20 befestigt, die relativ zum Schrägzahnstirn­ rad 17 drehbar ist. Sie kämmt mit dem Schrägzahnstirnrad 16 an der ersten Nockenwelle 6 und wird durch eine Feder 22 gegen das Schrägzahnstirnrad 17 an der zweiten Nockenwelle 7 gepreßt. In gleicher Weise ist eine schrägverzahnte Reibscheibe 21 an der vierten Nockenwelle 9 befestigt, die relativ zum Schrägzahnstirn­ rad 19 drehbar ist. Sie kämmt mit dem Schrägzahnstirnrad 18 auf der dritten Nockenwelle 8 und wird durch eine Feder 23 gegen das Schrägzahnstirn­ rad 19 an der vierten Nockenwelle 9 gepreßt. Die Anzahl der Zähne der Reibscheiben 20 und 21 ist jeweils um Eins grö­ ßer als die Zähnezahl der Schrägzahnstirnräder 17 und 19. Diese Reibscheiben 20 und 21 belasten die Schrägzahnstirnräder 17 und 19 in ihrer Umlaufrichtung und vermindern das Spiel zwischen den Schrägzahnstirnrädern 16 sowie 17 und 18 sowie 19, so daß das Getriebegeräusch vermindert wird.

Wie sich aus der obigen Beschreibung ergibt, sind die beiden zweiten Nockenwellenantriebe 12A und 12B in ihrem Aufbau im wesentlichen gleich und haben daher das gemeinsame Bezugszeichen 12. Die Zahnräder 16, 17 und die Reibscheibe 20 sind in einem im ersten Zylinderkopf 3 ausgebildeten Getriebe-Gehäuseteil 3b und die Zahnräder 18, 19 sowie die Reibscheibe 21 sind in einem im zweiten Zylinderkopf 4 ausgebildeten Ge­ triebe-Gehäuseteil 4a aufgenommen.

Jede der Nockenwellen 6 bis 9 ist mit einem Paar von Nocken 25 für jeden Zylinder versehen. Der zwischenliegende Teil einer jeden Nockenwelle ist drehbar am Zylinder­ kopf durch Zwischenlager 26 abgestützt, die jeweils zwischen den Nocken 25 für jeden Zylinder angeordnet sind. Jedes Zwischenlager 26 besteht aus einer unteren Hälfte 26a, die am Zylinderkopf ausgebildet ist, und aus einer oberen Hälfte 26b, die der unteren Hälfte 26a gegenüberliegt und am Zy­ linderkopf mittels Schrauben befestigt ist, wobei die Nok­ kenwelle zwischen den beiden Hälften 26b und 26a verläuft.

Der erste Endabschnitt der ersten Nockenwelle 6, der sich über die Stirnseite der Zylinderreihe in der ersten Zylin­ derbank B 1 hinaus erstreckt, wird durch ein Schublager 27, das zwischen dem zweiten Nockenwellenantrieb 12A und der Zylinderreihe in der ersten Zylinderbank B 1 angeordnet ist, und durch ein erstes stirnseitiges Lager 103, das am ersten Ende des ersten Zylinderkopfes 3 zwischen dem ersten Nockenwellenantrieb 11 und dem zweiten Nockenwellenantrieb 12 angeordnet ist, gelagert. Das Schublager 27 umfaßt eine untere Hälfte 27a, die am Zylinderkopf 3 ausgebildet ist,und eine obere Hälfte 27b, die der unteren Hälfte 27a gegenüberliegt und am Zylinder­ kopf 3 durch Schrauben befestigt ist. In der unteren Hälfte 27a ist eine Schublagernut 27c aus­ gebildet, in die ein an der ersten Nockenwelle 6 vorgesehener Schublagerring 6a eingefügt ist, so daß die axiale Bewegung der ersten Nockenwelle 6 beschränkt wird.

Das erste stirnseitige Lager 103 umfaßt eine untere Hälfte 103a, die am Zylinderkopf 3 ausgebildet ist, und eine obere Hälfte 103b, die der unteren Hälfte 103a gegenüberliegt sowie am Zylinderkopf 3 mittels Schrauben befestigt ist.

Der erste Endabschnitt der zweiten Nockenwelle 7, der sich über die Stirnseite der Zylinderreihe in der ersten Zylin­ derbank B 1 hinaus erstreckt, wird lediglich durch ein Schublager 28 abgestützt, das im wesentlichen in seinem Aufbau zum Schublager 27 gleich und zwischen dem zweiten Nockenwellenantrieb 12A sowie der Zylinderreihe in der ersten Zylinderbank B 1 angeordnet ist. Dieses Schub­ lager 28 besteht aus einer unteren, am Zylinderkopf 3 ausge­ bildeten Hälfte 28a sowie einer dieser Hälfte gegenüberlie­ genden oberen Hälfte 28b, die am Zylinderkopf 3 mittels Schrauben befestigt wird. In der unteren Hälfte 28a ist eine Schublagernut 28c ausgebildet, in die ein an der zweiten Nockenwelle 7 vorgesehener Schublager­ ring 7a eingreift, wodurch die axiale Bewegung der zweiten Nockenwelle 7 beschränkt wird.

Am ersten Zylinderkopf 3 ist ein Verteiler-Montageblock 3a ausgestaltet, an dem ein von der ersten NockenwelIe 6 getriebener (nicht dargestellter) Verteiler befestigt wird. Im ersten Zylinderkopf 3 ist an einer dem vorderen Ende der zweiten Nockenwelle 7 gegenüberliegenden Stelle eine Bearbeitungsöffnung für die maschinelle Bearbeitung des Inneren des Zylinderkopfes 3 ausgebildet, die von einem Stopfen 31 verschlossen wird.

Der erste Endabschnitt der dritten Nockenwelle 8, der sich über die Stirnseite der Zylinderreihe in der zweiten Zylin­ derbank B 2 hinaus erstreckt, wird durch ein erstes antriebs seitiges Lager 33 abgestützt, das am ersten Ende des zweiten Zylinderkopfes 4 zwischen dem ersten Nockenwellenantrieb 11 sowie dem zweiten Nockenwellenantrieb 12 angeordnet ist. Der zweite Endabschnitt der dritten Nockenwelle 8 wird durch ein am zweiten Ende des zweiten Zylinderkopfes 4 ausgebildetes Schublager 35 abgestützt. Dieses Schublager 35 umfaßt eine am Zylinderkopf 4 ausge­ bildete untere Hälfte 35a sowie eine dieser gegenüberlie­ gende obere Hälfte 35b, die mittels Schrauben am Zylinder­ kopf 4 befestigt ist. In der unteren Hälfte 35a ist eine Schublagernut 35c ausgestaltet, in die ein Schublagerring 8a der dritten Nockenwelle 8 eingreift, so daß die axiale Bewegung der dritten Nockenwelle 8 be­ schränkt wird.

Das erste antriebsseitige Lager 33 umfaßt eine untere, am Zy­ linderkopf 4 ausgebildete Hälfte 33a sowie eine dieser gegen­ überliegende obere, am Zylinderkopf 4 durch Schrauben befe­ stigte HäIfte 33b.

In gleicher Weise ist der erste Endabschnitt der vier­ ten Nockenwelle 9, der sich über die Stirnseite der Zylin­ derreihe in der zweiten Zylinderbank B2 hinaus erstreckt, durch ein erstes antriebsseitiges Lager 34, das am ersten Ende des zweiten Zylinderkopfes 4 zwischen dem ersten sowie zwei­ ten Nockenwellenantrieb 11 bzw. 12 angeordnet ist, gelagert. Der zweite Endabschnitt der vierten Nockenwelle 9 wird durch ein am zweiten Ende des zweiten Zylinderkop­ fes 4 ausgebildetes Schublager 36 abgestützt. Dieses Schub­ lager 36 besteht aus einer unteren, am Zylinderkopf 4 ausge­ bildeten Hälfte 36a und einer durch Schrauben am Zylinderkopf 4 befestigten oberen Hälfte 36b, die der unteren Hälfte 36a gegenüberliegt. In der unteren Hälfte 36a ist eine Schublagernut 36c ausgestaltet, in die ein Schublagerring 9a, der an der vierten Nockenwelle 9 ausge­ bildet ist, eingreift, so daß die axiale Bewegung der vier­ ten Nockenwelle 9 begrenzt wird.

Das erste antriebsseitige Lager 34 besteht aus einer unteren, am Zylinderkopf 4 ausgebildeten Hälfte 34a und einer dieser gegenüberliegenden oberen, am Zylinderkopf 4 durch Schrau­ ben befestigten Hälfte 34b, die zwischen sich die vierte Nockenwelle 9 aufnehmen.

Im zweiten Zylinderkopf 4 ist an einer dem vorderen Ende der vierten Nockenwelle 9 gegenüberliegenden Stelle eine Bearbeitungsöffnung zur maschinellen Bearbeitung des Inne­ ren des Zylinderkopfes 4 vorhanden, die durch einen Stopfen 37 verschlossen wird. In Fig. 1 sind Ansaugkrümmer 38 dar­ gesteIlt, während die Fig. 2 Schraubenlöcher 108 zeigt, in die Schrauben für die Befestigung des Zylinderkopfes am Zylinderblock 2 eingesetzt werden.

Bei der beschriebenen Ausführungsform sind die Längen der ersten sowie zweiten Nockenwelle 6 bzw. 7 in der ersten Zylinderbank B1 zwischen dem zweiten Nockenwellenantrieb 12 und dem diesem benachbarten Zwischenlager 26 größer als diejenigen der dritten und vierten Nocken­ welle 8 sowie 9 in der zweiten Zylinderbank B2, weil die Zylinderreihe in der ersten Zylinderbank B1 am ersten Ende der Maschine gegenüber der Zylinderreihe in der zweiten Zylinderbank B2 zurückgesetzt ist. Die Endabschnitte der NockenweIlen 6 und 7, die sich über die Zylinderreihe hinaus erstrecken, werden durch die Schublager 27 und 28 abgestützt, die zwi­ schen dem zweiten Nockenwellenantrieb 12 und der Zylinderreihe angeordnet sind. Durch diese Ausbildung und Anordnung wird die Lagerungssteifigkeit für die Nockenwellen 6 und 7 erhöht. Ferner kann durch diese Anordnung die Lagerungssteifigkeit oder -festigkeit der Nockenwellen 6 und 7 ohne eine Erhöhung der Gesamtabmes­ sung der Maschine gesteigert werden, da die Lager 27 und 28 in dem Raum zwischen dem zweiten Nockenwellenantrieb 12 und der Zylinderreihe angebracht sind, der ansonsten ein toter Raum sein würde.

Wie die Fig. 5 und 6 zeigen, münden Schmiermittelkanäle 130 und 131 jeweils an den Schublagernuten 27c und 28c an zu den unteren Hälften 27a sowie 28a der Schublager 27 und 28 nahegelegenen Stellen. Die oberen Hälften 27b und 28b, die jeweils zusammen mit den unteren Hälften 27a und 28a die Schublager 27 und 28 bilden, sind jeweils mit oberen Schublagernuten 27d und 28d versehen. Ferner sind an den oberen Hälften 27b und 28b Aussparungen 27e sowie 28e ausgebildet, die die jeweiligen Schublagernuten 27c und 28c mit den Schmiermittelkanälen 130 und 131 verbinden, wenn die oberen Hälften 27b und 28b am Zylinder­ kopf 3 befestigt werden. Die Schublagernuten 27c und 28c in den unteren Hälften 27a, 28a haben eine Breite, die geringer ist als die Dicke der Schublagerringe 6a und 7a, so daß die axiale Bewegung der ersten und zwei­ ten Nockenwelle 6 bzw. 7 beschränkt wird. Dagegen haben die Schublagernuten 27d und 28d in den oberen Hälften 27b, 28b eine Breite, die größer ist als die Dicke der Schublagerringe 6a und 7a, so daß das Schmiermittel in dem Raum zwischen den Schublagerringen sowie den oberen Hälften der Schublager fließen kann und ein Abströmen der Luft aus den Kanälen ermöglicht wird. Die Schublager 35 und 36 im zweiten Zylinderkopf 4 sind den Schublagern 27 und 28 im ersten Zylinderkopf 3 gleich und werden deshalb hier nicht näher erläutert.

Claims (4)

1. Ventilantrieb für eine Brennkraftmaschine mit V-förmig angeordneten Zylinderbänken, deren Zylinderreihen in Achsrichtung der Kurbelwelle zueinander versetzt sind, so daß die Zylinderreihe der ersten Zylinderbank relativ zu der Zylinderreihe der zweiten Zylinderbank zurückversetzt ist, und mit doppelten obenliegenden Nockenwellen, bei dem die erste Nockenwelle (6, 8) in jeder Zylinderbank über einen an einer antriebsseitigen Stirnseite der Brennkraftmaschine angeordneten ersten Nockenwellenantrieb (11) von der Kurbelwelle angetrieben ist und über einen zweiten Nockenwellenantrieb (12A, 12B) die zweite Nockenwelle (7, 9) antreibt, der antriebsseitige Endabschnitt der ersten Nockenwelle (6) in der ersten Zylinderbank (B1) sich über deren Stirnseite hinaus erstreckt und in einem Paar von Lagern (27, 103) gelagert ist, von denen eines zwischen dem ersten und zweiten Nockenwellenantrieb (11 bzw. 12A) und das andere zwischen dem zweiten Nockenwellenantrieb (12A) und der Zylinderreihe liegt, der antriebsseitige Endabschnitt der zweiten Nockenwelle (7) in der ersten Zylinderbank (B1) sich über deren Stirnseite hinaus erstreckt und in einem zwischen dem zweiten Nockenwellenantrieb (12A) und der Zylinderreihe liegenden Lager (28) gelagert ist, und der antriebsseitige Endabschnitt der ersten Nockenwelle (8) in der zweiten Zylinderbank (B2) sich über deren Stirnseite hinaus erstreckt und von einem Lager (33) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Nockenwellenantrieb (12B) in der zweiten Zylinderbank (B2) an der gleichen Stirnseite wie der erste Nockenwellenantrieb (11) liegt, daß der antriebsseitige Endabschnitt auch der zweite Nockenwelle (9) in der zweiten Zylinderbank (B2) sich über deren Stirnseite hinaus erstreckt, und daß die antriebsseitigen Endabschnitte beider Nockenwelle (8, 9) in der zweiten Zylinderbank (B2) in je einem Lager (33, 34) gelagert sind, das zwischen dem ersten und zweiten Nockenwellenantrieb (11 bzw. 12B) angeordnet ist.

2. Ventilantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Nockenwellenantrieb (12A, 12B) jeweils durch ein Paar von Zahnrädern (16, 17; 18, 19) gebildet ist, die jeweils an der ersten sowie zweiten Nockenwelle (6, 8 bzw. 7, 9) befestigt sind.

3. Ventilantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (27, 28), der ersten bzw. zweiten Nockenwelle (6, 7) der ersten Zylinderbank (B1), welche zwischen dem zweiten Nockenwellenantrieb (12A) und der Zylinderreihe liegen, zugleich als Schublager zur Aufnahme des Axialschubes der Nockenwelle (6, 7) ausgebildet sind und daß zur Aufnahme des Axialschubes der ersten und zweiten Nockenwelle (8, 9) der zweiten Zylinderbank (B2) jeweils Schublager (35, 36) nahe der Stirnseite der Zylinderbank (B2) angeordnet sind, welche der antriebsseitigen Stirnseite gegenüberliegt.

4. Ventilantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zugleich als Schublager ausgebildeten Lager (27, 28) in der ersten Zylinderbank (B1) jeweils eine Schublagernut (27c, 28c) aufweisen, in welche ein jeweils an der ersten und zweiten Nockenwelle (6, 7) ausgebildetes Schublagerelement (6a, 7a) eingreift, und daß an den Schublagern (35, 36) in der zweiten Zylinderbank (B2) entsprechend jeweils eine Schublagernut (35c, 36c) ausgebildet ist, in welche ein Schublagerelement (8a, 9a) der ersten bzw. zweiten Nockenwelle (8, 9) eingreift.