DE3541065C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schmieren des Eingriffbereichs zweier miteinander kämmen­ der Zahnräder gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer Brennkraftmaschine mit doppelter, oben liegender Nockenwelle sind üblicherweise zwei oberhalb eines Zylin­ derkopfes liegenden Nockenwellen mit Nocken versehen, die die Einlaß- bzw. Auslaßventile öffnen und schließen. Die zwei Nockenwellen sind mit Zahnrädern versehen, die in ständigem Eingriff miteinander stehen, so daß die Nocken­ wellen synchron gedreht und die Einlaß- und Auslaßventile zu vorbestimmten Zeitpunkten geöffnet und geschlossen werden.

Bei einer herkömmlichen Brennkraftmaschine mit doppelter, oben liegender Nockenwelle ist eine Einrichtung zur Zuführung des Schmieröls zu den Zahnrädern in der Weise ausgeführt, daß das Öl einen Bereich der Zahnräder, in dem die Zähne der Zahnräder augenblicklich ineinandergreifen, in Richtung längs der Wellenachsen zugeführt wird. Wenn die Zuführvorrichtung in der Art konstituiert ist, daß das Öl dem Eingriffsbereich in Rotationsrichtung der Wellen zugeführt wird, wird das Öl relativ wirksam im Eingriff verteilt. Die Zuführvorrichtung kann allerdings wegen des auf dem Zylinderkopf angebrachten Kopfdeckels nicht immer auf der in Rotationsrichtung der Zahnräder gesehen abge­ wandten Seite des Eingriffsbereichs vorgesehen werden. Die Zuführvorrichtung muß deshalb seitlich des Eingriffbe­ reichs angebracht sein. Demzufolge trifft das aus der Zuführvorrichtung austretende Schmieröl auf die Seitenflä­ che der Zahnräder und ein gewisser Anteil des Schmieröls wird nicht dem Eingriffsbereich zugeführt, sondern in den Ventilmechanismus abgeleitet und sickert in die Ventile. Die Zuführvorrichtungen müssen deshalb den Zahnrädern eine größere Menge Öl zuführen, um deren Schmierung sicherzu­ stellen. Wenn die Ölmenge, die aufgrund des Auftreffens auf die Zahnradseiten abgeleitet wird, größer wird, wächst auch die Ölmenge an, die in ein Ventilationsventil sickert, das zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Einlaß gesehen ist, wodurch nicht nur die Abgasemission ver­ schlechtert, sondern auch der Ölverbrauch erhöht ist. Außerdem muß eine Ölpumpe großer Kapazität vorgesehen werden, um ein Absinken des Öldrucks in anderen Bereichen des Kopfdeckels zu vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Schmieren des Eingriffbereichs zweier miteinander kämmender Zahnräder zu schaffen, bei der das Schmieröl mit nur geringen Verlusten allen Eingriffsbereichen der Zahn­ räder zugeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung gemäß Patentan­ spruch 1 gelöst.

Es wird eine Zahnradanordnung vorgesehen, die ein erstes Zahnrad, das an einer der Nockenwellen befestigt ist, ein zweites Zahnrad, das an der anderen Nockenwelle befestigt ist und mit dem ersten Zahnrad kämmt, und eine Schmiervor­ richtung aufweist, die einen Eingriffsbereich schmiert, in dem die Zähne des ersten und zweiten Zahnrades ineinan­ dergreifen. Das zweite Zahnrad ist entlang einer Ebene senkrecht zu seiner Achse in zwei Zahnradelemente geteilt. Die Schmiervorrichtung weist einen zwischen den beiden Zahnradelementen ausgebildeten Durchlaß und eine Versor­ gungsquelle auf, die das Schmieröl derart dem Durchlaß zuführt, daß es in den Eingriffsbereich fließt. Der Durchlaß verläuft in radialer Richtung relativ zu den Achsen des ersten und zweiten Zahnrades.

Aus der DE-OS 16 25 032 ist ein Ölschmiersystem bekannt, bei dem das Schmieröl entlang einer Axialbohrung einer Welle gefördert und von der Axialbohrung über eine Radial­ bohrung dem zu schmierenden Bereich zugeführt wird. Aller­ dings handelt es sich dabei um die Schmierung eines Ge­ triebes und über die Ausbildung eines Schmieröldurchlasses zwischen zwei Elementen eines geteilten Zahnrades ist in der DE-OS 16 25 032 nichts ausgesagt.

Sowohl aus der DE-OS 16 25 596 als auch aus der CH-PS 2 07 903 ist es bekannt, zur Vermeidung von Zahnspiel zwei gleichachsig angeordnete Zahnräder zu verspannen, indem sie mittels einer Drehfeder in entgegengesetzte Umfangsrich­ tungen gedrückt werden. Die Drehfeder ist dabei in einer Ringnut aufgenommen, die in den Oberflächen der Zahnrad­ elemente angeordnet ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Schnitt eines Antriebssystems für die Nocken einer Brennkraftmaschine mit doppelter, obenliegender Nockenwelle;

Fig. 2 ist ein Schnitt durch ein erstes Ausführungs­ beispiel der Erfindung;

Fig. 3 ist eine perspektivische Darstellung des zweiten Zahnrades in zerlegtem Zustand;

Fig. 4 ist eine perspektivische Darstellung eines Zahnradelementes gemäß einem zweiten Ausführungsbei­ spiel der Erfindung;

Fig. 5 ist eine perspektivische Darstellung eines Zahnradelementes gemäß einem dritten Ausführungsbei­ spiel der Erfindung; und

Fig. 6 ist eine perspektivische Darstellung eines Zahnradelementes gemäß einem vierten Ausführungsbei­ spiel der Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine Brennkraftmaschine mit doppelter, obenliegender Nockenwelle. Ein Kolben 11 sitzt gleitend in einer Zylinderbohrung 12, die in einem Zylinderblock 13, auf dem ein Zylinderkopf 14 mit einem Einlaßkanal 15 und einem Auslaßkanal 16 angebracht ist, ausgebildet ist. Ein Einlaßventil 17 und ein Auslaßventil 18 sind am Zylinderkopf 14 vorgesehen, um den Einlaßkanal 15 bzw. den Auslaßkanal 16 zu schließen und zu öffnen. Das Einlaß- und das Auslaßventil 17 und 18 werden mittels Nocken 21 und 22, die über den Enden der Ventilschäfte 23 und 24 des Einlaß- und des Auslaßventils 17 und 18 angeordnet sind, geöffnet und geschlossen.

Die Nocken 21 und 22 sind auf einer ersten Nockenwelle 28 bzw. einer zweiten Nockenwelle 33 fest montiert, die durch eine Kurbelwelle 25 gedreht werden, die ihrerseits durch die Hin- und Herbewegung des Kolbens 11, die durch eine Verbindungsstange 26 übertragen wird, gedreht wird. Die erste Nockenwelle 28 ist mit einer Riemenscheibe 31 versehen, die über einen Endlos­ riemen 32 zur Zeitsteuerung mit einer an einem Ende der Kurbelwelle 25 angebrachten Riemenscheibe 31 derart verbunden ist, daß die Drehung der Kurbelwelle 25 auf die erste Nockenwelle 28 und so auf den Nocken 21 über­ tragen wird. Ein an der ersten Nockenwelle 28 befestig­ tes erstes Zahnrad 41 greift mit einem an der zweiten Nockenwelle 33 befestigten zweiten Zahnrad 42 so in­ einander, daß die Drehung der ersten Nockenwelle 28 auf die zweite Nockenwelle 33 übertragen wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel weist das zweite Zahnrad 42, wie es in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, Zahnradelemente 43 und 44 auf, die gebildet werden, indem das zweite Zahnrad 42 entlang einer Ebene senkrecht zu seiner Achse in zwei Teile geteilt wird. Das zweite Zahnrad 42 weist ferner eine C-förmige Drehfeder 45 auf, die in einer am Zahnradelement 43 aus­ gebildeten Ringnut 46 sitzt. Zwei Endabschnitte 47 und 48 der C-förmigen Drehfeder 45 werden in Axialrichtung gebogen und so in an den Zahnradelementen 43 bzw. 44 ausgebildete Löcher 51 und 52 eingesetzt, daß die Zahnradelemente 43 und 44 in entgegengesetzte Umfangs­ richtung gedrückt werden und so ein Zahn des Zahnrad­ elementes 43 und ein Zahn des Zahnradelementes 44 einen Zahn des ersten Zahnrades 41 in der Weise halten, daß Spiel zwischen dem ersten und zweiten Zahnrad 41 bzw. 42 verhindert ist. Eine Radialnut 53 ist in der Ober­ fläche der Innenseite der Ringnut 46 ausgebildet und verläuft von einer zentrischen Bohrung 54 des Zahnrad­ elementes 43 in radialer Richtung. Die Zahnrad­ elemente 43 und 44 sind so an der zweiten Nockenwelle 33 befestigt, daß die Oberfläche des Zahnradelementes 43, in der die Ringnut 46 und die Radialnut 53 ausge­ bildet sind, dem Zahnradelement 44 gegenüberliegt, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Das Zahnradelement 44 ist an der zweiten Nockenwelle 33 mittels eines Keils oder einer Feder (nicht dargestellt) befestigt und kann sich so nicht relativ zur zweiten Nockenwelle 33 drehen. Im Gegensatz dazu ist das Zahnrad­ element 43 so an der zweiten Nockenwelle 33 befe­ stigt, daß es sich relativ zur zweiten Nockenwelle 33 drehen kann, d. h. das Zahnradelement 43 kann sich relativ zum Zahnradelement 44 drehen. Mittels eines Sprengrings 56 ist an der zweiten Nockenwelle 33 eine Druckfeder 55 angebracht, um das Zahnradelement 43 gegen das Zahnradelement 44 zu drücken.

Ein Durchlaß ist zwischen den Zahnradelementen 43 und 44 ausgebildet, um das Schmieröl dem Eingriffs­ bereich des ersten und zweiten Zahnrades 41 und 42 zuzuführen. Dieser Durchlaß setzt sich aus der Radial­ nut 53, der Ringnut 46 und einem Zwischenraum zwischen den Zahnradelementen 43 und 44, der die Ringnut 46 umläuft, zusammen. Die Ringnut 46 verläuft in Umfangs­ richtung um die Achse des zweiten Zahnrades 42 und steht mit dem äußeren Ende der Radialnut 53 in Verbin­ dung, so daß der Eingriffsbereich des zweiten Zahnrades 42 über die Radialnut 53, die Ringnut 46 und den Zwi­ schenraum mit der zentrischen Bohrung 54 in Verbindung steht.

Die zweite Nockenwelle 33 ist mittels eines inneren Abschnittes 61 des am Zylinderkopf 14 ausgebildeten Lagergehäuses 62 drehbar und verschieblich gelagert. An diesem inneren Abschnitt 61 des Lagergehäuses 62 ist eine ringförmige Ölnut 63 und am Lagergehäuse 62 ist ein Ölkanal 64 ausgebildet, der die ringförmige Ölnut 63 mit einer Ölpumpe 65 verbindet. Die zweite Nockenwelle 33 ist mit einer Axialbohrung 66, die entlang ihrer Achse verläuft, sowie einer ersten und zweiten Radialbohrung 67 bzw. 68 versehen. Die erste Radialbohrung 67 verbindet die Axialbohrung 66 mit der Radialnut 53 und die zweite Radialbohrung 68 verbindet die Axialbohrung 66 mit der ringförmigen Ölnut 63.

Auf diese Weise kann das von der Ölpumpe 65 beförderte Schmieröl durch den Ölkanal 64, die ringförmige Ölnut 63, die zweite Radialbohrung 68, die Axialbohrung 66 und die erste Radialbohrung 67 in die Radialnut 53 zwischen den Zahnradelementen 43 und 44 fließen und erreicht die Ringnut 46. Aufgrund der durch die Drehung des zweiten Zahn­ rades 42 auftretenden Zentrifugalkraft wird das Öl in der Ringnut 46 in den Zwischenraum, der zwischen den äußeren Oberflächenabschnitten der Zahnradelemente 43 und 44 gebildet ist, befördert und fließt in den Eingriffsbereich des ersten und zweiten Zahnrades 41 und 42, um diesen Bereich zu schmieren.

Auf diese Weise ist eine vollstän­ dige Schmierung des Eingriffsbereichs sichergestellt und die Ölmenge, die in eine durch den Zylinderkopf 14 und einen Kopfdeckel gebildete Nockenkammer abgeleitet wird, wird verringert. Dementsprechend wird der Öl­ verbrauch auf einen geringen Wert beschränkt und es kann eine Ölpumpe 65 geringer Kapazität vorge­ sehen werden. Wenn die Ölmenge, die durch ein Ventilations­ ventil sickert, drastisch verringert wird, verbessert sich auch die Abgasemision.

Die Drehfeder 45, die die Zahnradelemente 43 und 44 gegen­ einander drückt, muß nicht vorhanden sein und das zweite Zahnrad 42 kann aus einer Vielzahl von neben­ einander angeordneten Zahnradelementen bestehen.

Obwohl die Ringnut 46, die die C-förmige Drehfeder 45 aufnimmt, einen Teil des Durchlasses für das Schmieröl in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel dar­ stellt, kann die Ringnut 46 in jedem Bereich, der innerhalb der äußeren Zähne des zweiten Zahnrades liegt, ausgebildet werden. Die Ringnut 46 kann z. B. in der äußeren Oberfläche der zweiten Nockenwelle 33 oder der inneren Oberfläche des zweiten Zahnrades 42 ausgebildet werden. Des weiteren kann die Ringnut 46 in der Oberfläche des zweiten Zahnradelementes 44 ausgebildet werden.

Die Ringnut 46 ist nicht notwendigerweise kreisförmig, sondern sie kann aus einer Vielzahl bogenförmiger Nuten 71 zusammengesetzt sein, die so an einer Ober­ fläche des Zahnradelementes 43 ausgebildet sind, daß sie die Achse des Zahnradelementes 43 umringen, wie in Fig. 4 dargestellt ist. In dieser Konstruktion sind die Radialnuten 53 entsprechend den bogenförmigen Nuten 71 ausgebildet. Die Ringnut 46 kann auch durch eine in radialer Richtung verlaufende Nut 72, wie in Fig. 5 dargestellt ist, oder in radialer Richtung verlau­ fende Nuten 73, wie in Fig. 6 dargestellt ist, er­ setzt werden.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Schmieren des Eingriffsbereichs zweier miteinander kämmender Zahnräder, wobei ein erstes Zahnrad (41) an einer ersten Nockenwelle (28) und ein zweites Zahnrad (42) an einer zweiten Nockenwelle (33) befestigt ist und wobei die Anordnung aus Zahnrädern und Nockenwel­ len insbesondere Teil einer Brennkraftmaschine mit doppel­ ter, oben liegender Nockenwelle ist, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Zahnrad (42) ent­ lang einer Ebene senkrecht zu seiner Achse in zwei Zahn­ radelemente (43, 44) geteilt ist und daß zwischen den Zahnradelementen ein Schmieröldurchlaß gebildet ist, über den Schmieröl aus einer Versorgungsquelle (65) radial nach außen an den Umfang des zweiten Zahnrads (42) gelangt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmieröldurchlaß eine Radialnut (53) aufweist, die an einer Oberfläche zumindest eines der zwei Zahnradelemente (43, 44) ausgebildet ist und in radialer Richtung ver­ läuft.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmieröldurchlaß eine Ringnut (46) aufweist, die in einer Oberfläche zumindest eines der zwei Zahnradelemente (43, 44) ausgebildet ist und in Umfangsrichtung um die Achse der zwei Zahnradelemente verläuft.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmieröldurchlaß eine Radialnut (53), die in einer Oberfläche zumindest eines der zwei Zahnradelemente (43, 44) ausgebildet ist und von einer zentrischen Bohrung (54) des Zahnradelementes ausgehend in radialer Richtung ver­ läuft, eine Ringnut (46), die in der Oberfläche desselben Zahnradelementes ausgebildet ist, in Umfangsrichtung um die Achse des zweiten Zahnrades verläuft und mit dem äußeren Ende der Radialnut (53) verbunden ist, und einen Zwischenraum zwischen den zwei Zahnradelementen aufweist, der die Ringnut (46) radial außen umläuft.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmieröldurchlaß eine Vielzahl bogenförmiger Nuten (71) aufweist, die in einer Oberfläche zumindest eines der zwei Zahnradelemente (43, 44) so ausgebildet sind, daß sie die Achse des Zahnradelementes umringen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmieröl mittels einer Ölpumpe (65) gefördert wird und daß ein vor dem Schmieröldurchlaß liegender Teil des Strömungsweges des Schmieröls durch eine Axialbohrung (66) in der zweiten Nockenwelle gebildet ist, von der eine zu dem Schmieröldurchlaß führende Radialbohrung (67) ausgeht.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verspannung der Verzahnung zwischen den Zahnrädern in der Ringnut (46) eine Drehfeder (45) aufgenommen ist, die die beiden Zahnradelemente des zweiten Zahnrades in entge­ gengesetzte Umfangsrichtungen drückt.