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Die Erfindung geht aus von einer Ölpumpenkombination für eine Brennkraftmaschine nach
den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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In der noch nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 100 14 368 ist eine
Ölpumpenkombination für eine Brennkraftmaschine dargestellt, die aus einer in einem
Ölauffanggehäuse angeordneten zweistufigen Hauptölpumpe und einer ebenfalls
zweistufig ausgebildeten Turbolader-Absaugpumpe besteht, wobei letztere außen an das
Ölauffanggehäuse angeflanscht ist. Beide Pumpen werden gemeinsam über ein
Kettenzahnrad angetrieben.
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Aus dem Stand der Technik sind weiterhin sog. Tandempumpen bekannt, bei denen im
Pumpengehäuse mehrere Pumpenstufen angeordnet sind und damit beispielsweise zwei
Saug- und Druckseiten zur Versorgung unterschiedlicher Verbraucher ausbildbar sind.
Aus der DE 198 20 565 A1 ist beispielsweise eine Innenzahnradpumpe bekannt, bei der
über eine gemeinsame Antriebswelle zwei Innenrotoren angetrieben sind. Zahnradpumpen
zeichnen sich durch ein kleines Bauvolumen und eine hohe Leistungsdichte aus, sind
robust und für harte Einsatzbedingungen geeignet. Nachteilig ist oft eine zu hohe
Geräuschentwicklung, die bei den vorgenannten Doppelpumpen aufgrund ihrer
Mehrstufigkeit besonders ausgeprägt sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, die eingangs beschriebene Ölpumpenkombination
hinsichtlich ihrer Geräuschentwicklung zu verbessern.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.
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Dadurch, dass die Zahnradpaare der Hauptölpumpe und der Ölabsaugpumpe für die
Abgasturbolader sowohl untereinander als auch zueinander drehwinkelversetzt
angeordnet sind, findet eine zeitversetzte Vergrößerung bzw. Verkleinerung der
Verdrängerräume statt. Die drehwinkelversetzte Anordnung der Zahnräder führt zu einer
Reduzierung des Geräuschpegels, da die maximalen Geräuschamplituden der einzelnen
Pumpenstufen phasenverschoben auftreten und sich somit die Maximas nicht überlagern,
was wiederum zu einer Geräuschreduzierung der Ölpumpenkombination führt.
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In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen
der erfindungsgemäßen Ölpumpenkombination enthalten.
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Eine zur Geräuschreduzierung der Ölpumpenkombination optimaler Ausgestaltung ergibt
sich, wenn die beiden Antriebszahnräder der Hauptölpumpe und der Ölabsaugpumpe für
den Abgasturbolader untereinander um jeweils einen S Zahn und zueinander um jeweils
einen R Zahn drehwinkelversetzt zueinander angeordnet sind.
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Volumenstrompulsationen können weiter reduziert werden, wenn die Ausgänge von zwei
Pumpenstufen zu einem gemeinsamen Ausgang zusammengeführt sind.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und
Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen:
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Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Ölauffangvorrichtung,
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Fig. 2 eine an ein Kurbelgehäuseunterteil angeflanschte Hauptölpumpe,
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Fig. 3 die Hauptölpumpe mit angeflanschter Ölabsaugpumpe für zwei Abgasturbolader,
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Fig. 4 eine Ansicht auf das Grundgehäuse der Hauptölpumpe,
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Fig. 5 eine Ansicht auf das Grundgehäuse der Hauptölpumpe ohne eingesetzte
Zahnräder,
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Fig. 6 eine Darstellung der Zahnradpaare der Hauptölpumpe und der Ölabsaugpumpe,
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Fig. 7 eine Ansicht auf die Zahnradpaarungen,
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Fig. 8 eine erste Seitenansicht der Ölabsaugpumpe,
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Fig. 9 eine zweite Seitenansicht der Ölabsaugpumpe und
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Fig. 10 eine Ansicht auf eine Pumpenstufe der Ölabsaugpumpe.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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Das in Fig. 1 dargestellte Ölauffanggehäuse, im folgenden als Ölwanne 2 bezeichnet, ist
im zusammengebauten Zustand mit seiner Flanschfläche 4 an einer Flanschfläche 6 eines
Kurbelgehäuseunterteils 8, einem sog. bedplate, befestigt. Auf der Unterseite des
Kurbelgehäuseunterteils 8 ist eine als Doppelpumpe ausgebildete Schmierölpumpe 10
befestigt. In der Ölwanne 2 ist ein erster Ölsammelraum 12 ausgebildet, in dem sich das
für die Schmierölversorgung notwendige Öl in einem Ölsumpf ansammelt. Im ersten
Ölsammelraum 12 ist ein Ölschnorchel 14 angeordnet, der über eine erste
Ölabsaugleitung 16 zu einer Saugseite einer ersten Pumpenstufe 18 der Doppelölpumpe
10 führt. In der Ölwanne 2 ist ein zweiter, hinterer Ölsammelraum 20 ausgebildet, an
dessen tiefster Stelle ebenfalls ein Ölschnorchel 22 angeordnet ist, der über eine zweite
Ölabsaugleitung 24 mit einer Saugseite einer zweiten Pumpenstufe 26 der Ölpumpe 10
verbunden ist.
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In die Ölwanne 2 ist ein Kunststoff-Einlegeteil 28 eingesetzt, das die beiden
Ölsammelräume 12 und 20 voneinander trennt. Das Einlegeteil 28 dient als Ölbarriere
und verhindert auch bei Steigungsfahrten des Kraftfahrzeugs, dass das Schmieröl aus
dem ersten Ölsammelraum 12 in den Kurbelraum und/oder in den zweiten
Ölsammelraum 20 übertreten kann. Im zweiten Ölsammelraum 20 wird das Schmieröl
von den Hauptlagern der Kurbelwelle und das Schmieröl aus den nicht dargestellten
Spritzdüsen für die Kolbenkühlung aufgefangen und über die zweite Ölabsaugleitung 24 in
den ersten Ölsammelraum 12 zurückgefördert.
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Die Schmierölpumpe 10 weist eine erste, aus zwei ineinander kämmenden Zahnrädern
30 und 32 bestehende Pumpenstufe 18 auf, wobei die Zahnräder 30 und 32 die
Pumpenstufe 18 in eine Saugseite 34 und eine Druckseite 36 abtrennen. Die Druckseite
36 führt über einen Druckkanal 37 zu einem Druckausgang 38, über den die Verbraucher
der Brennkraftmaschine, wie z. B. Haupt- oder Pleuellager, mit Schmieröl versorgt
werden. Die zweite Pumpenstufe 26 besteht ebenfalls aus zwei ineinander kämmenden
Zahnrädern 40 und 42, die ebenfalls die Pumpenstufe 26 analog zur ersten Pumpenstufe
18 in eine Saugseite und eine Druckseite abtrennen. Das Gehäuse der Ölpumpe 10 ist
dreiteilig aufgebaut und besteht aus einem Grundgehäuse 10a und zwei am
Grundgehäuse befestigten Deckelelementen 10b und 10c. Die Oberseite des
Grundgehäuses 10a weist eine Öffnung 44 auf, die mit der Druckseite der zweiten
Pumpenstufe 26 verbunden ist. Die Öffnung 44 ist von einer wannenartigen Umrandung
46 umschlossen. Das aus dem zweiten Ölsammelraum 20 über die zweite
Ölabsaugleitung 24 abgesaugte Schmieröl gelangt über die Druckseite der zweiten
Pumpenstufe 26 und über die Öffnung 44 in die als Steigkamin ausgebildete
wannenartige Umrandung 46. Dort kann eine gewisse Schmierölmenge aufgefangen
werden, bevor der über die wannenartige Umrandung 46 übertretende Teil des
Schmieröls über das Ölpumpengehäuse 10 in den ersten Ölsammelraum 12 abläuft.
Während der Zeit, in der das Schmieröl in der wannenartigen Umrandung 46 gehalten ist,
kann sich das Schmieröl entschäumen und die mit einer geringeren Dichte versehenen
Gasbestandteile des Schmieröls über eine nicht weiter dargestellte
Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung nach außen abgeführt werden.
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Die beiden Antriebszahnräder 30 und 40 der beiden Pumpenstufen 18 und 26 der
Schmierölpumpe 10 sind auf einer gemeinsamen Achse 48 angeordnet, wobei das
Antriebszahnrad 30 der ersten Pumpenstufe 18 auf der Achse 48 aufgeschrumpft ist,
während das Antriebszahnrad 40 der zweiten Pumpenstufe 26 über eine Nut/Feder-
Verbindung auf der Achse 48 fixiert ist. Die beiden Zahnräder 30 und 40 sind
drehwinkelversetzt auf der Achse 48 angeordnet, dergestalt, dass sie um einen S Zahn
versetzt zueinander angeordnet sind, so dass die Zähne des Zahnrades 30 mit den
Zahnlücken des Zahnrades 40 in Überdeckung gebracht sind, und umgekehrt. Analog
dazu sind die auf einer gemeinsamen Achse 50 angeordneten Abtriebszahnräder 32 und
42 um einen S Zahn drehwinkelversetzt zueinander angeordnet, so dass die Zähne des
Zahnrades 32 mit den Zahnlücken des Zahnrades 42 bzw. umgekehrt in Überdeckung
gebracht sind. Während das Zahnrad 32 wiederum mit der Achse 50 fest verbunden ist,
ist das Zahnrad 42 lediglich auf die Achse 50 aufgeschoben. Als Alternative ist eine
Ausführung der Achse 50 als feststehender Bolzen denkbar, der im Gehäuse eingepresst
ist. In diesem Fall sind sowohl das Zahnrad 32 als auch das Zahnrad 42 lediglich auf die
Achse 50 aufgeschoben und drehbar gelagert.
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Die beiden Antriebszahnräder 30, 40 der beiden Pumpenstufen 18 und 26 werden über
ein Kettenzahnrad 52, das wiederum über einen Kettentrieb mit einem nicht dargestellten
Kurbelwellenzahnrad verbunden ist, angetrieben. An der Stirnseite der Ölwanne 2 ist
weiterhin eine Turbolader-Absaugpumpe 54 angeflanscht, die ebenfalls über das
Kettenzahnrad 52 angetrieben ist. Dazu ist das an der Achse 48 befestigte
Kettenzahnrad 52 mit einem Mitnehmer 56 versehen, in den ein Zwischenstück 58 einer
Oldham-Kupplung 60 eingreift. In der aus zwei Gehäusehälften 54a und 54b
bestehenden Ölabsaugpumpe 54 sind ebenfalls zwei Pumpenstufen anordnet. Eine erste
Pumpenstufe 62 ist in der Gehäusehälfte 54a aufgenommen, während eine zweite
Pumpenstufe 64 in der Gehäusehälfte 54b Aufnahme findet. Beide Pumpenstufen 62, 64
sind durch eine Zwischenplatte 66 voneinander getrennt und abgedichtet. Die
Gehäusehälfte 54b weist zwei Eintrittsstutzen 68 und 70 auf, wobei der Eintrittsstutzen
68 zur Saugseite der ersten Pumpenstufe 62 führt, während der Eintrittsstutzen 70 zur
Saugseite der zweiten Pumpenstufe 64 führt. Zur Anbindung des Eintrittsstutzens 68 an
die Saugseite der ersten Pumpenstufe 62 ist in der Zwischenplatte 66 eine mit den
Eintrittsstutzen 68 korrespondierende Öffnung 69 vorgesehen, die mit Hilfe eines
Dichtrings 71 gegenüber der zweiten Pumpenstufe 64 abgedichtet ist. Die beiden
Eintrittsstutzen 68, 70 sind mit nicht dargestellten Ölabsaugleitungen verbunden, die
jeweils zu einer Antriebswelle eines Abgasturboladers führen und über die das den
Antriebswellen zugeführte Schmieröl abgesaugt wird. Die Gehäusehälfte 54a ist mit einer
Austrittsöffnung 72 versehen, mit dessen Hilfe das über die beiden Pumpenstufen 62 und
64 abgesaugte Öl wieder in den Ölsumpf der Ölwanne 2 zurückgeführt wird. Dazu sind
die beiden Druckseiten der Pumpenstufen 62 und 64 über einen in der Zwischenplatte 66
angeordneten Durchbruch 74 miteinander verbunden. Die beiden auf einer gemeinsamen
Achse 76 angeordneten Antriebszahnräder 78 und 82 sind analog zu den
Antriebszahnrädern 30 und 40 der Hauptölpumpe 10 um einen S Zahn versetzt
zueinander angeordnet, d. h. die Zähne des Antriebszahnrades 78 sind mit den
Zahnlücken des Antriebszahnrades 82 in Überdeckung gebracht, und umgekehrt. Analog
dazu sind die beiden Abtriebszahnräder 80 und 84 der ersten und zweiten Pumpenstufe
der Ölabsaugpumpe 54 um einen halben Zahn versetzt zueinander angeordnet. Das
Antriebszahnrad 78 ist auf der Achse 76 aufgeschrumpft, während das Antriebszahnrad
82 über eine Pass/Feder-Verbindung drehfest auf der Achse 76 angeordnet ist. Das auf
einer Achse 86 angeordnete Abtriebszahnrad 80 ist lediglich auf dieser aufgesteckt,
während das Abtriebszahnrad 84 auf der Achse 86 aufgeschrumpft ist.
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Betrachtet man die Gesamtanordnung der Zahnradpaare der Hauptölpumpe 10 und der
Ölabsaugpumpe 54 für die Abgasturbolader so wird aus Fig. 7 ersichtlich, dass die
Antriebszahnräder 30, 40 gegenüber den Antriebszahnrädern 78 und 82 der
Ölabsaugpumpe 54 ebenfalls drehwinkelversetzt zueinander angeordnet sind. In diesem
Fall sind die Antriebszahnräder 30, 40 der Hauptölpumpe 10 gegenüber den
Antriebszahnrädern 78, 82 der Ölabsaugpumpe 54 um einen R Zahn zueinander
drehwinkelversetzt angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen die
Zahnräder der Hauptölpumpe 10 und der Ölabsaugpumpe 54 für die Abgasturbolader elf
Zähne auf. Damit ergibt sich eine drehwinkelversetzte Anordnung der beiden
Antriebszahnräder 30 und 40 der Hauptölpumpe 10 und der beiden Antriebszahnräder
78 und 82 der Ölabsaugpumpe 54 von ca. 16,4° untereinander, während die
Antriebszahnräder 30, 40 gegenüber den Antriebszahnrädern 78, 82 um ca. 8,2°
drehwinkelversetzt zueinander angeordnet sind. Durch eine derartige Anordnung der vier
Zahnradsätze treten die periodischen Zahneingriffsimpulse phasenverschoben auf, so daß
sich die maximalen Geräuschamplituden des jeweiligen Zahneingriffs nicht überlagern,
was zu einer Geräuschreduzierung der Ölpumpenkombination insgesamt führt.
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Als weitere Maßnahmen zur Geräuschreduzierung in der Hauptölpumpe 10 sind, wie in
Fig. 5 dargestellt, im Gehäuseteil 10a im Bereich des Zahnradsatzes 30, 32 sog.
Druckentlastungsnieren 88 vorgesehen. Darüber hinaus ist im Bereich der ineinander
kämmenden Zahnräder 30 und 32 ein Mittelsteg 90 vorgesehen, dessen obere
Begrenzungskante 90a im wesentlichen in seiner Verlängerung durch die Mitte der beiden
Lager 92 und 94 für die Achsen 48 und 50 verläuft. Oberhalb der oberen
Begrenzungskante 90a sind zwei zu den Lagern 92 und 94 führende Nuten 96 und 98
vorgesehen, die einerseits die Lagerstellen mit Schmieröl versorgen und andererseits der
Abfuhr von sog. Quetschöl dienen. Weiterhin sind die Wände W1, W2, W3 und W4 (siehe
Fig. 5), über die das zu fördernde Öl zwischen den Zähnen abgeschlossen (Saugseite)
bzw. wieder freigegeben wird (Druckseite), abgeschrägt, damit der jeweilige Vorgang
nicht schlagartig, sondern gleichmäßig stattfindet. Die Abschrägung verläuft vorteilhaft in
einem Bereich von S bis 1 Zahn, d. h. z. B. bei Pumpenrädern mit 11 Zähnen in einem
Winkelbereich von 0.5.360°/11 bis 1.360°/11. Durch die vier zuletzt genannten
Maßnahmen wird ebenfalls zu einer Geräuschreduzierung der Hauptölpumpe 10 und
damit zu einer Geräuschreduzierung der gesamten Ölpumpenkombination beigetragen.