DE102007007683B4

DE102007007683B4 - Antrieb für mindestens zwei Zusatzaggregate einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102007007683B4
Application number: DE102007007683A
Authority: DE
Inventors: Markus Koppenhöfer; Paul Wahl
Original assignee: Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH; Audi AG
Current assignee: WAHL, PAUL, DE
Priority date: 2007-02-16
Filing date: 2007-02-16
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2027-02-17
Also published as: DE102007007683A1

Abstract

Antrieb für mindestens zwei Zusatzaggregate einer Brennkraftmaschine, mit einer Hauptantriebswelle, die ein Zusatzaggregat antreibt und die über ein Zahnradgetriebe mit einer Aggregatsantriebswelle gekuppelt ist, wobei mit der Aggregatsantriebswelle das andere Zusatzaggregat angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnradgetriebe (16) als Flüssigkeitspumpe (17) wirkend ausgebildet und ein Übersetzungsgetriebe (29) ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antrieb für mindestens zwei Zusatzaggregate einer Brennkraftmaschine, mit einer Hauptantriebswelle, die ein Zusatzaggregat antreibt und die über ein Zahnradgetriebe mit einer Aggregatsantriebswelle gekuppelt ist, wobei mit der Aggregatsantriebswelle das andere Zusatzaggregat angetrieben wird.
Antriebe der eingangs genannten Art sind bekannt. Bei einer Brennkraftmaschine, die zum Beispiel als ein erstes Zusatzaggregat eine Ölpumpe und als ein zweites Zusatzaggregat eine Wasserpumpe aufweist, wird die Ölpumpe über eine Hauptantriebswelle angetrieben, welche über ein Zahnradgetriebe mit einer die Wasserpumpe antreibenden Aggregatsantriebswelle gekuppelt ist, sodass die Hauptantriebswelle der Ölpumpe die Aggregatsantriebswelle der Wasserpumpe mit antreibt. Mit der Größe und/oder der Leistung einer Brennkraftmaschine steigt die Notwendigkeit Flüssigkeiten, wie zum Beispiel Kühlmittel und/oder Schmiermittel, in höherem Maße zu fördern. Dazu werden im Stand der Technik mittels der Hauptantriebswelle und/oder der Aggregatsantriebswelle mehrere Flüssigkeitspumpen beziehungsweise Pumpstufen angetrieben. So geht aus der Offenlegungsschrift DE 2 238 167 A1 beispielsweise ein Antrieb für eine Brennstoffeinspritzpumpe und eine Zahnradschmierölpumpe hervor, wobei die Brennstoffeinspritzpumpe auf ihrer Antriebswelle ein Zahnrad aufweist, welches über ein Zwischenzahnrad mit einem auf einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angeordneten Zahnrad in treibender Verbindung steht. Eine das Zwischenzahnrad tragende Welle ragt mit ihrem freien Ende über das Zwischenzahnrad hinaus und trägt daran eines von zwei (Förder-)Zahnrädern der Zahnradschmierölpumpe.
Mit der Anzahl der Pumpstufen, die als Druck- oder Saugpumpstufen ausgebildet sein können, steigt der Bauraumbedarf. Dieser ist jedoch bei den heute sehr eng ausgelegten Motorräumen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, nicht ohne Weiteres zu befriedigen.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen Antrieb zu schaffen, der auf einfache und kostengünstige Art und Weise den Bauraumbedarf verringert.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Zahnradgetriebe des Antriebs als Flüssigkeitspumpe wirkend ausgebildet und ein Übersetzungsgetriebe ist. Es ist also vorgesehen, dass das bereits vorhandene Zahnradgetriebe des Antriebs, welches zur Übertragung eines Antriebsmoments von der Hauptantriebswelle auf die Aggregatsantriebswelle dient, gleichzeitig derart ausgebildet ist, dass es als Flüs sigkeitspumpe, also zum Fördern einer Flüssigkeit, dient. Das Zahnradgetriebe ist dabei bevorzugt als Zahnradpumpe ausgebildet. Dabei ist das Zahnradgetriebe zweckmäßigerweise von einem Pumpengehäuse umgeben, welches mindestens eine Flüssigkeitseingangsöffnung und mindestens eine Flüssigkeitsausgangsöffnung aufweist. Dadurch kann das bereits vorhandene Zahnradgetriebe als Flüssigkeitspumpe wirken, wodurch eine zusätzliche Pumpstufe entfällt. Dabei werden sowohl Kosten als auch Gewicht gespart. Besonders bevorzugt ist die Flüssigkeitspumpe als Schmiermittelpumpe ausgebildet, wobei das zu fördernde Schmiermittel gleichzeitig zum Schmieren des Zahnradgetriebes verwendet wird. Darüber hinaus wird das Package des Antriebs nicht oder nur gering vergrößert. Die Ausbildung des Zahnradgetriebes als ein Übersetzungsgetriebe, also als ein Zahnradgetriebe mit einer Übersetzung ungleich Eins, hat zur Folge, dass die Antriebswellen, also die Hauptantriebswelle und die Aggregatsantriebswelle, unterschiedliche Drehzahlen und/oder Drehmomente aufweisen, wodurch die Zusatzaggregate mit einem unterschiedlichen Drehmoment und/oder einer unterschiedlichen Drehzahl angetrieben werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung bilden miteinander kämmende Zahnräder des Zahnradgetriebes Förderzahnräder für die Flüssigkeit. Das Zahnradgetriebe weist also wie üblich Zahnräder auf, die miteinander kämmen, um ein Antriebsdrehmoment zu übertragen. Vorteilhafterweise sind die Zahnräder dabei als Förderzahnräder ausgebildet. Das bedeutet insbesondere, dass die ineinander greifenden Zahnräder ein Volumen, hier ein Flüssigkeitsvolumen, einschließen und durch die Drehbewegung zwischen sich hindurch fördern. Lösen sich die Förderzahnräder wieder voneinander, so wird das darin eingeschlossene Flüssigkeitsvolumen wieder frei gegeben. Auf diese Art und Weise wird ständig von einer Seite eine Flüssigkeit angesaugt und auf der anderen Seite herausgepumpt. Alternativ wird die Flüssigkeit von den Förderzahnrädern jeweils an der Pumpengehäuse-Innenseite entlang gefördert, also zwischen dem jeweiligen Förderzahnrad und der Pumpengehäuse-Innenseite, wobei das Ineinanderkämmen der Förderzahnräder ein Zurückströmen der Flüssigkeit zwischen den Förderzahnrädern hindurch verhindert. Wird, wie bereits oben gesagt, als Flüssigkeit ein Schmiermittel gefördert, so schmiert dies gleichzeitig die miteinander kämmenden, also in Berührungskontakt stehenden, formschlüssig arbeitenden Zähne der Förderzahnräder.
Vorteilhafterweise ist das Zahnradgetriebe als eine Saugpumpe ausgebildet. Besonders bevorzugt ist der Antrieb ein Antrieb eines sogenannten kombinierten Öl-Wasserpumpenmoduls einer Brennkraftmaschine, die mittels des Trockensumpfverfahrens geschmiert wird. Bei einem derartigen Öl-Wasserpumpenmodul sind mindestens eine Wasserpumpe und mindestens eine Ölpumpe, oder mehrere Pumpstufen einer Ölpumpe, im Wesentlichen in einem Gehäuse integriert. Dabei dient das als Flüssigkeitspumpe ausgebildete Zahnradgetriebe als Saugpumpe oder Saugstufe einer Ölpumpe zum Absaugen des Öls/Schmiermittels aus dem Gehäuse der Brennkraftmaschine, um eine ausreichende Ölversorgung/Schmiermittelversorgung der Brennkraftmaschine zu gewährleisten. Bevorzugt wird die Ölpumpe mittels der Hauptantriebswelle und die Wasserpumpe mittels der Aggregatsantriebswelle angetrieben.
Vorteilhaft ist die Verwendung eines Zahnradgetriebes für den Antrieb eines Zusatzaggregates einer Brennkraftmaschine zum Zwecke des Pumpens einer Flüssigkeit als Zahnradpumpe. Hierbei ist also vorgesehen, dass ein vorhandenes Zahnradgetriebe, welches für den Antrieb eines Zusatzaggregats einer Brennkraftmaschine dient, als Zahnradpumpe verwendet wird, um eine Flüssigkeit zu fördern.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Figuren näher erläutert werden. Dazu zeigen
1 einen Antrieb eines Öl-Wasserpumpenmoduls in einer perspektivischen Darstellung und
2 ein als Flüssigkeitspumpe wirkendes Zahnradgetriebe des Antriebs in einer schematischen Darstellung.
Die 1 zeigt ein vereinfachtes Ausführungsbeispiel eines Antriebs 1 eines Öl-Wasserpumpenmoduls einer Brennkraftmaschine in einer perspektivischen Darstellung. Der Antrieb 1 weist eine Hauptantriebswelle 2 auf, an deren Ende 3 eine Verzahnung 4 ausgebildet ist, welche mit einer hier nicht dargestellten Vielzahnwelle der Brennkraftmaschine zusammenwirkt. Die Hauptantriebswelle 2 treibt dabei ein erstes, als Ölpumpe 5 ausgebildetes Zusatzaggregat 6 an. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Ölpumpe 5 ein erstes Pumpenzahnrad 7 auf, welches drehfest mit der Hauptantriebswelle 2 verbunden ist. Das Pumpenzahnrad 7 wirkt mit einem zweiten Pumpenzahnrad 8 der Ölpumpe 5 kämmend zusammen. Wobei das Pumpenzahnrad 8 drehbar um eine (Dreh-)Achse 9, die parallel zur (Dreh-)Achse 10 der Hauptantriebswelle 2 angeordnet ist, gelagert ist. Die Pumpenzahnräder 7 und 8 bilden dabei eine Saugstufe 11 der Ölpumpe 5. Vorteilhafterweise werden mehrere derartiger Saugstufen (11) von der Hauptantriebswelle 2 angetrieben. Jede der Saugstufen (11) ist dabei von einem entsprechenden, hier nicht dargestellten, Pumpengehäuse umgeben.
Zwischen dem Pumpenzahnrad 7 und dem Ende 3 der Hauptantriebswelle 2 ist auf der Hauptantriebswelle 2 ein Zahnrad 12 angeordnet und drehfest mit der Hauptantriebswelle 2 verbunden. Das Zahnrad 12 treibt ein Zahnrad 13 an, welches auf einer Aggregatsantriebswelle 14 angeordnet und drehfest mit dieser verbunden ist. Die (Dreh-)Achse 15 der Aggregatsantriebswelle 14 ist dabei parallel zu der Achse 10 der Hauptantriebswelle 2 ausgerichtet. Die Aggregatsantriebswelle 14 ist als Polygonwelle ausgebildet, weist also einen Polygon-Querschnitt auf, und treibt eine hier nicht dargestellte Wasserpumpe des Öl-Wasserpumpenmoduls an.
Über die Hauptantriebswelle 2 werden also die Ölpumpe 5 und die Wasserpumpe angetrieben. Bei modernen Brennkraftmaschinen, die für hohe Leistungen ausgelegt werden, spielen die Kühlung und die Schmierung eine bedeutende Rolle. Um den steigenden Anforderungen gerecht zu werden, werden üblicherweise zusätzliche Saugstufen (11) oder Wasserpumpen verbaut, die von der Hauptantriebswelle 2 ebenfalls angetrieben werden. Dies führt natürlich zu einem vergrößerten Bauraumbedarf (Package), der bei den heute bereits sehr eng ausgelegten Motorräumen nicht ohne weiteres befriedigt werden kann.
Vorteilhafterweise ist daher das von den Zahnrädern 12 und 13 gebildete Zahnradgetriebe 16 als Flüssigkeitspumpe 17 wirkend ausgebildet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Flüssigkeitspumpe 17 als zusätzliche (Öl-)Saugstufe 18 ausgebildet. Dazu sind die Zahnräder 12 und 13 als Förderzahnräder 19 und 20, wie in der 2 dargestellt, ausgebildet. Die 2 zeigt in einem Querschnitt die Flüssigkeitspumpe 17 beziehungsweise Saugstufe 18 des Öl-Wasserpumpenmoduls. Die als Förderzahnräder 19 und 20 ausgebildeten Zahnräder 12 und 13 sind dabei in einem Pumpengehäuse 21 angeordnet, welches eine Öleinlassöffnung 22 und eine Ölauslassöffnung 23 aufweist. Die Ölauslassöffnung 23 ist dabei in der Verlängerung der Öleinlassöffnung 22 angeordnet. Eine gedachte Verbindungslinie zwischen den Achsen 10 und 15, der auf den Hauptantriebswelle 2 und Aggregatsantriebswelle 14 angeordneten Förderzahnräder 19 und 20, ist dabei senkrecht zu einer gedachten Verbindungslinie von der Öleingangsöffnung 22 zu der Ölausgangsöffnung 23 angeordnet. Die in Richtung des Pfeils 24 rotierende Hauptantriebswelle 2, beziehungsweise das in Richtung des Pfeils 24 rotierende Förderzahnrad 19 treibt das Förderzahnrad 20 an, sodass Öl beziehungsweise Schmiermittel in Richtung der Pfeile 25 durch die Öleingangsöffnung 22 angesaugt und von den Förderzahnrädern 19 und 20 entlang der Innenseite 26 des Pumpengehäuses 21 zu der Ölausgangsöffnung 23 gefördert wird. Die Förderzahnräder schließen dabei mit ihren Zahnzwischenräumen und der Innseite 26 des Pumpengehäuses ein Flüssigkeits- beziehungsweise Ölvolumen ein, welches durch die Drehung der Förderzahnräder 19 und 20 durch das Pumpengehäuse 21 und aus der Ölausgangsöffnung 23 in Richtung der Pfeile 27 heraus gefördert wird. Das Zahnradgetriebe 16 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als Zahnradpumpe 28 ausgebildet.
Durch die Verwendung beziehungsweise Ausbildung des Zahnradgetriebes 16 als Saugstufe 18 der Ölpumpe 5 beziehungsweise als Zahnradpumpe 28, wird der für den Antrieb benötigte Bauraum (das Package) nicht oder nur geringfügig vergrößert. Dadurch ist es auf einfache und besonders kostengünstige Art und Weise möglich, eine weitere Saugstufe 18 in das Öl-Wasserpumpenmodul zu integrieren. Darüber hinaus wird im Vergleich zur Verwendung einer zusätzlichen Saugstufe Gewicht gespart. Das Zahnradgetriebe 16 ist erfindungsgemäß, wie in der 1 dargestellt, gleichzeitig als ein Übersetzungsgetriebe 29 mit einer Übersetzung ungleich Eins ausgebildet, wobei die als Förderzahnräder 19 und 20 ausgebildeten Zahnräder 12 und 13 entsprechende Radien aufweisen. Das Pumpengehäuse 21 wird dabei entsprechend an die Förderzahnräder 19 und 20 angepasst, sodass eine möglichst hoher Wirkungsgrad der Flüssigkeitspumpe 17 gewährleistet wird.

1: Antrieb
2: Hauptantriebswelle
3: Ende
4: Verzahnung
5: Ölpumpe
6: Zusatzaggregat
7: Pumpenzahnrad
8: Pumpenzahnrad
9: Achse
10: Achse
11: Saugstufe
12: Zahnrad
13: Zahnrad
14: Aggregatsantriebswelle
15: Achse
16: Zahnradgetriebe
17: Flüssigkeitspumpe
18: Saugstufe
19: Förderzahnrad
20: Förderzahnrad
21: Pumpengehäuse
22: Öleingangsöffnung
23: Ölausgangsöffnung
24: Pfeil
25: Pfeil
26: Innenseite
27: Pfeil
28: Zahnradpumpe
29: Übersetzungsgetriebe

Claims

Antrieb für mindestens zwei Zusatzaggregate einer Brennkraftmaschine, mit einer Hauptantriebswelle, die ein Zusatzaggregat antreibt und die über ein Zahnradgetriebe mit einer Aggregatsantriebswelle gekuppelt ist, wobei mit der Aggregatsantriebswelle das andere Zusatzaggregat angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnradgetriebe (16) als Flüssigkeitspumpe (17) wirkend ausgebildet und ein Übersetzungsgetriebe (29) ist.
Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass miteinander kämmende Zahnräder (12, 13) des Zahnradgetriebes (16) Förderzahnräder (19, 20) für die Flüssigkeit bilden.
Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnradgetriebe (16) als Saugpumpe oder Saugstufe (18) ausgebildet ist.