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Die
Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einer Kurbelwelle,
auf der ein Antriebsrad angeordnet ist, das mit einem Ölpumpenwellenrad
auf einer Ölpumpenwelle
einer Ölpumpe
in Verbindung steht, wobei die Ölpumpenwelle
und eine Drehachse der Kurbelwelle eine Ebene bilden, gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Um
die Abmessungen der Brennkraftmaschine insbesondere in Richtung
einer Kurbelwellenachse zu verringern, ist aus der
DE 33 42 821 C2 eine Brennkraftmaschine
mit zwei in V-Form angeordneten Zylinderreihen bekannt, bei der
eine Ölpumpe
in einem ohnehin vorhandenen Freiraum neben einem in Folge eines
Versatzes der Zylinderreihen hervorstehenden Zylinder einer der
Zylinderreihen und vor einem in Folge des Versatzes zurückgesetzten
Zylinder der anderen Zylinderreihe angeordnet ist. Zum Antrieb der Ölpumpe ist
ein gesondertes Antriebsmittel erforderlich, da diese deutlich von
einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine entfernt angeordnet ist.
Beispielsweise bei einer Reihenanordnung von Zylindern, bei der
dieser durch den Zylinderreihenversatz verursachte Freiraum nicht
vorhanden ist, wird allerdings ein entsprechend vergrößerter Einbauraum
für die Ölpumpe benötigt.
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Die
DE 34 35 134 und die
US 1,416,490 A beschreiben
jeweils eine Brennkraftmaschine, bei der eine Ölpumpenwelle und eine Drehachse
einer Kurbelwelle windschief zueinander verlaufen.
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Die
DE 1 955 105 A beschreibt
einen Block, in dem Aggregate einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs
angeordnet sind.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Brennkraftmaschine so auszugestalten, dass
insgesamt insbesondere bei unterschiedlichen Zylinderanordnungen
eine noch kompaktere Bauform erreichbar ist.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
die Ölpumpenwelle
in der Ebene relativ zu der Drehachse der Kurbelwelle geneigt ist.
Auf diese Weise kann die Ölpumpe
vorteilhafterweise platzsparend insbesondere unterhalb eines Pleuels und/oder
eines Kurbelwellengegengewichts angeordnet sein, ohne dass sie mit
Elementen der Kurbelwelle, insbesondere einem Kurbelwellengegengewicht
einer Kurbelkröpfung,
oder einem Pleuel in Berührung
kommt. Es ist auch nicht erforderlich, die Kurbelwelle zu ver längern und
das Antriebsrad entsprechend weit entfernt von dem Pleuel beziehungsweise
dem Kurbelwellengegengewicht anzubringen, um die Ölpumpe wie
beim Stand der Technik in einem deutlich entfernten freien Bereich
anordnen zu können,
was darüber
hinaus auch eine größere Bauform
erfordert. Die durch die Neigung bewirkte Schrägstellung der Ölpumpenwelle
ermöglicht
es, dass die Durchmesser sowohl des Antriebsrades als auch des Ölpumpenwellenrades
verhältnismäßig klein
gewählt
werden können,
um Übersetzungen vorzugsweise
zwischen 1:1,12 und 1:1,2 zu erreichen. Bei einer aus dem Stande
der Technik bekannten parallelen Ausrichtung der Ölpumpenwelle
zur Drehachse der Kurbelwelle sind bei einer Anordnung der Ölpumpe unterhalb
oder neben dem Pleuel beziehungsweise dem Kurbelwellengegengewicht
wegen des erforderlichen großen
Abstands solche Übersetzungen
nur durch Kombination eines großen Antriebsrads
mit einem großen Ölpumpenwellenrad möglich. Große Zahnräder sind
jedoch entsprechend schwerer und darüber hinaus aufwendiger herzustellen.
Im Übrigen
führen
kleine Durchmesser des Antriebsrades und des Ölpumpenwellenrades zu entsprechend
geringen Umfangsgeschwindigkeiten und somit zu einer deutlichen
Reduzierung von Laufgeräuschen.
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Das Ölpumpenwellenrad
kann vorteilhafterweise unmittelbar mit dem Antriebsrad wirkverbunden
sein, ohne dass wie beim Stand der Technik ein gesonderter Antriebsriemen
oder eine Antriebskette erforderlich sind.
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Um
eine modulare Bauweise zu erreichen und/oder das Antriebsrad bei
Bedarf einfach austauschen zu können,
ist dieses vorteilhafterweise auf einen Antriebsradsitz aufsteckbar.
Eine besonders einfache Herstellung ergibt sich, wenn die Verbindung zwischen
Antriebsrad und Antriebsradsitz als Presssitz realisiert ist.
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Damit
auf gesonderte Bauteile verzichtet werden kann, ist es zweckmäßig, dass
der Zahnkranzsitz einstückig
aus dem Kurbelwellengegengewicht ausgebildet ist.
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Außerdem kann
vorteilhafterweise die Ölpumpe
wenigstens mit einem eine Ölansaugöffnung aufweisenden
Bereich in einem Ölsumpf
einer Ölwanne
angeordnet werden. Auf diese Weise ist keine gesonderte Ölansaugleitung
oder dergleichen erforderlich. Es genügt, wenn die Ölpumpe an
ihrer Ölansaugöffnung mit
einer angespritzten Saugglocke oder einem Ansaugstummel versehen
ist, durch die Öl
aus dem Ölsumpf
angesaugt werden kann.
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Eine
einfache Montage wird ermöglicht, wenn
vorteilhafterweise das Antriebsrad auf einem Endabschnitt der Kurbelwelle
angeordnet ist, so dass es leicht zugängig ist.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Antriebsrad
einen Zahnkranz und das Ölpumpenwellenrad
weist eine insbesondere ballige Zahnanordnung auf. Hierdurch wird
eine schlupffreie Kraftübertragung
ermöglicht.
Die ballige Zahnanordnung, bei der die Breite der Zahnlückengründe zwischen
benachbarten Zahnflanken in Richtung einer Drehachse des Ölpumpenwellenrades sich
verringert und die Zahnflanken konkave Oberflächen aufweisen, ermöglicht eine
zylindrische Verzahnung in Form einer Stirnradanordnung, bei der
die Zähne
des Zahnkranzes in der Verzahnung des Olpumpenwellenrades kämmen. Auf
diese Weise werden mit der balligen Zahnanord nung in Kombination mit
der Stirnradanordnung etwaige Längsschwingungen
der Kurbelwelle, die insbesondere bei Schub- und Lastwechseln hervorgerufen
werden können, kompensiert,
so dass stets ein vollständiger
Kontakt zwischen entsprechenden Zähnen des Zahnkranzes des Antriebsrades
und der Zahnanordnung des Ölpumpenwellenrads
besteht.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert, aus dem sich weitere
Vorteile der Erfindung ergeben; es zeigen
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1 schematisch
eine Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine und einer schräg in einer Ölwanne angeordneten Ölpumpe;
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2 schematisch
eine Detailansicht der in 1 dargestellten Kurbelwelle im
Bereich eines Antriebsrades;
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3 schematisch
die in 2 dargestellten Kurbelwelle, wobei ein Zahnkranz
des Antriebsrades von der Kurbelwelle getrennt dargestellt ist;
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4 schematisch
eine seitliche Detailansicht der in 3 dargestellten
Kurbelwelle im Bereich eines Zahnkranzsitzes;
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5 schematisch
eine Detailansicht einer Lücke
zwischen zwei Zähnen
eines Ölpumpenwellenrades
der in 1 dargestellten Ölpumpe.
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In 1 ist
ein Endabschnitt 2 einer Kurbelwelle 1 einer nicht
dargestellten Brennkraftmaschine gezeigt, auf der in der Figur rechts
anschließend
an eine Kurbelkröpfung 3 ein
Antriebsrad 4 konzentrisch zu einer Drehachse 5 der
Kurbelwelle 1 angeordnet ist.
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Unterhalb
der Kurbelwelle 1 ist eine Ölpumpe 6 in einer Ölwanne 7 angeordnet.
Ein Ölpumpengehäuse 8 der Ölpumpe 6 befindet
sich direkt unterhalb der Kurbelkröpfung 3, ein freies
Ende einer Ölpumpenwelle 9 führt in 1 rechts
aus dem Ölpumpengehäuse 8 der Ölpumpe 6 heraus.
Die Ölpumpe 6 und
damit die Ölpumpenwelle 9 sind
relativ zur Drehachse 5 der Kurbelwelle 1 vorzugsweise
um etwa 30° geneigt,
so dass das Ölpumpengehäuse 8 der Ölpumpe 6 weder
von einem Kurbelwellengegengewicht 10 der Kurbelkröpfung 3 noch
von einem Pleuel 11 berührt
wird.
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Auf
dem freien Ende der Ölpumpenwelle 9 ist ein Ölpumpenwellenrad 12 angeordnet,
welches unmittelbar mit dem Antriebsrad 4 wirkverbunden
ist und entsprechend der Schrägstellung
der Ölpumpenwelle 9 relativ
zum Antriebsrad 4 geneigt ist. Das Ölpumpenwellenrad 12 und
damit die Ölpumpe 6 werden über das
Antriebsrad 4 angetrieben.
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Wegen
der Schrägstellung
ist das das Ölpumpenwellenrad 12 aufweisende
freie Ende der Ölpumpenwelle 9 relativ
nah an der Drehachse 5 der Kurbelwelle 1 angeordnet,
so dass die Durchmesser sowohl des Antriebsrades 4 und
als auch des Ölpumpenwellenrades 12 verhältnismäßig klein
sind. Auf diese Weise ist eine Übersetzung
von der Kurbelwelle 1 zur Ölpumpenwelle 9 möglich, die
vorzugsweise in der Größenordnung
von etwa 1:1,12 bis etwa 1:1,2 liegt. Um eine solche Übersetzung
bei einer unterhalb der Kurbelkröpfung 3 angeordneten Ölpumpe 6 und
einer aus dem Stande der Technik bekannten parallel zur Drehachse 5 der
Kurbelwelle 1 angeordneten Ölpumpenwelle 9 zu
erreichen, wären
ein entsprechend großes
und schweres Ölpumpenwellenrad 12 und
Antriebsrad 4 erforderlich.
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Außerdem bewirkt
die Schrägstellung
der Ölpumpe 6,
dass sie mit ihrem in 1 nicht sichtbaren linken unteren
Bereich in einen nicht sichtbaren Ölsumpf der Ölwanne 7 eingetaucht
ist. Aus dem linken unteren Bereich der Ölpumpe 6 führt eine
in 1 ebenfalls nicht sichtbare, angespritzte Saugglocke heraus,
durch die Motoröl
aus dem Ölsumpf
angesaugt werden kann, so dass keine gesonderte Ölansaugleitung oder dergleichen
erforderlich ist.
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Das
Antriebsrad 4 umfasst einen kreisringförmigen Zahnkranz 13,
welcher auf einem in 3 deutlich sichtbaren Zahnkranzsitz 14 des
Kurbelwellengegengewichts 10 aufgesteckt ist (2).
Der Zahnkranzsitz 14 ist einstückig in Form eines umlaufenden
Bundes aus dem ohnehin vorhandenen Kurbelwellengegengewicht 10 ausgebildet,
so dass dieses eine Doppelfunktion erfüllt, nämlich die eines Gegengewichts
und die eines Sitzes für
den Zahnkranz 13, und hier ebenfalls kein gesondertes Bauteil
erforderlich ist.
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Der
Radius 21 der äußeren Erstreckung
des Zahnkranzsitzes 14 entspricht beziehungsweise entspricht
in etwa dem Radius, den eine Mittelachse 22 eines benachbarten
zylinderförmigen
Kurbelzapfens 15 relativ zur Drehachse 5 der Kurbelwelle 1 beschreibt
(3, 4).
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Die
radiale Ausdehnung 23 des Zahnkranzes 13 von seiner
Innenfläche
bis zu seinem Kopfkreis ist, wie dies in 3 dargestellt
ist, etwas kleiner als der halbe Radius 24 des Kurbelzapfens 15. Die
Zahnhöhe 25 ist
etwas kleiner als die halbe radiale Ausdehnung 23 des Zahnkranzes 13.
Der Zahnkranz 13 ist vorzugsweise einstückig aus gesintertem Metall
geformt.
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Das Ölpumpenwellenrad 12 weist
eine ballige Zahnanordnung 16 auf, in die entsprechende
Zähne des
Zahnkranzes 13 eingreifen (1). Der Nabenkörper des Ölpumpenwellenrads 12 besteht
vorzugsweise aus mit Kunststoff umspritztem Metall.
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Eine
Zahnlücke 17 zwischen
zwei Zähnen 18 der
balligen Zahnanordnung 16, die in 1 parallel zur Ölpumpenwelle 9 von
links nach rechts führt,
ist in 5 von unten nach oben perspektivisch dargestellt.
Die Breite eines Zahnlückengrundes 19 nimmt in
Richtung der Ölpumpenwelle 9 weg
von der Ölpumpe 6,
in 5 von unten nach oben, zu. In gleicher Richtung
nimmt der Abstand benachbarter Zahnflanken 20 im Bereich
der Zahnköpfe
ab. Insgesamt weisen die Zahnflanken 20 von der Zahnlücke 17 betrachtet
konkave Oberflächen
auf.
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Durch
die ballige Zahnanordnung 16 in Kombination mit der zylindrischen
Verzahnung mit dem Zahnkranz 13 sind etwaige Längsschwingungen
der Kurbelwelle 1 und damit Verschiebungen des Antriebsrades 4 relativ
zum Ölpumpenwellenrad 12 kompensierbar,
so dass stets ein vollständiger
Kontakt zwischen dem Zahnkranz 13 des Antriebsrads 4 und
der balligen Zahnanordnung 16 des Ölpumpenwellenrades 12 gewährleistet
ist.
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- 1
- Kurbelwelle
- 2
- Endabschnitt
- 3
- Kurbelkröpfung
- 4
- Antriebsrad
- 5
- Drehachse
- 6
- Ölpumpe
- 7
- Ölwanne
- 8
- Ölpumpengehäuse
- 9
- Ölpumpenwelle
- 10
- Kurbelwellengegengewicht
- 11
- Pleuel
- 12
- Ölpumpenwellenrad
- 13
- Zahnkranz
- 14
- Zahnkranzsitz
- 15
- Kurbelzapfen
- 16
- ballige
Zahnanordnung
- 17
- Zahnlücke
- 18
- Zähne
- 19
- Zahnlückengrund
- 20
- Zahnflanke
- 21
- Radius
des Zahnkranzsitzes
- 22
- Mittelachse
des Kurbelzapfens
- 23
- Radiale
Ausdehnung des Zahnkranzes
- 24
- Radius
des Kurbelzapfens
- 25
- Zahnhöhe