DE102008007285A1

DE102008007285A1 - Nockenwellengetriebene Pumpe für eine Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine und Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102008007285A1
Application number: DE102008007285A
Authority: DE
Inventors: Alois Haberl; Christian Schimke
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2008-02-02
Filing date: 2008-02-02
Publication date: 2009-08-06

Abstract

Nockenwellengetriebene Pumpe für eine Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine mit einem Brennkraftmaschinengehäuse, umfassend einen Zylinderkopf und eine Zylinderkopfhaube, und wenigstens einer Nockenwelle, wobei die Pumpe einen mit der Nockenwelle verbindbaren Rotor und ein mit dem Brennkraftmaschinengehäuse verbindbares Pumpengehäuse umfasst und das Pumpengehäuse zur Befestigung der Pumpe am Brennkraftmaschinengehäuse eine zwischen Zylinderkopf und Zylinderkopfhaube festlegbare Trageinrichtung aufweist, sowie Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine mit einer nockenwellengetriebenen Pumpe.

Description

Die Erfindung betrifft eine nockenwellengetriebene Pumpe für eine Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine mit einem Brennkraftmaschinengehäuse umfassend einen Zylinderkopf und eine Zylinderkopfhaube und wenigstens einer Nockenwelle, wobei die Pumpe einen mit der Nockenwelle verbindbaren Rotor und ein mit dem Brennkraftmaschinengehäuse verbindbares Pumpengehäuse umfasst. Außerdem betrifft die Erfindung eine Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine mit einem Brennkraftmaschinengehäuse umfassend einen Zylinderkopf und eine Zylinderkopfhaube, wenigstens einer Nockenwelle sowie einer nockenwellengetriebene Pumpe, wobei die Pumpe einen mit der Nockenwelle verbundenen Rotor und ein mit dem Brennkraftmaschinengehäuse verbundenes Pumpengehäuse umfasst.
Üblicherweise ist dabei die Pumpe in Verlängerung einer Nockenwelle außenseitig am Brennkraftmaschinengehäuse angeordnet und rückseitig verschraubt, die Verschraubung ist nur schwer zugänglich, was Montage und Wartung erschwert. Eine mit dem Pumpenrotor verbundene Pumpenantriebswelle ragt in das Brennkraftmaschinengehäuse hinein und ist axial mit der Nockenwelle verbunden. Bei Brennkraftmaschinen mit oben hegenden Nockenwellen liegt die Trennebene zwischen Zylinderkopf und Zylinderkopfhaube häufig im Bereich der Nockenwellenebene. Daher ist eine Tragvorrichtung für die Pumpe erforderlich. Beispielsweise ist die Tragvorrichtung für die Pumpe an den Zylinderkopf angegossen, eine solche Anordnung geht aus der EP 957 259 A1 hervor. Nachteilig ist dabei die aufwändige Bearbeitung des Zylinderkopfs, außerdem sind Lagerung und Transport derartiger Zylinderköpfe erschwert, da diese nicht gut stapelbar sind.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine eingangs genannte Pumpe und eine eingangs genannte Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine bereit zu stellen, bei der die Verbindung zwischen Pumpe und Brennkraftmaschinengehäuse gut zugänglich ist, und bei der eine brennkraftmaschinengehäuseseitige Tragvorrichtung entfallen kann.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einer Pumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1, indem das Pumpengehäuse zur Befestigung der Pumpe am Brennkraftmaschinengehäuse eine zwischen Zylinderkopf und Zylinderkopfhaube festlegbare Trageinrichtung aufweist und mit einer Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Dadurch ist die Verbindung zwischen Pumpe und Brennkraftmaschinengehäuse gut zugänglich, sodass Montage und Wartung erleichtert werden, außerdem kann eine brennkraftmaschinengehäuseseitige Tragvorrichtung entfallen, was Herstellung und Bearbeitung des Brennkraftmaschinengehäuses vereinfacht und bei Transport und Lagerung desselben Vorteile bietet.
Besonders zu bevorzugende Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Trageinrichtung brennkraftmaschinengehäuseseitig am Pumpengehäuse angeordnet ist und eine einer Öffnung im Brennkraftmaschinengehäuse entsprechende Kontur aufweist. Dadurch vereinfacht sich die Abdichtung zwischen Brennkraftmaschinengehäuse und Pumpengehäuse und die Pumpe kann sehr einfach in das Brennkraftmaschinengehäuse eingesetzt werden.
Vorzugsweise weist die Kontur der Trageinrichtung eine in Einbaulage mit einer in der Trennebene zwischen Zylinderkopf und eine Zylinderkopfhaube liegenden Oberkante des Zylinderkopfs oder Unterkante der Zylinderkopfhaube korrespondierende gerade Seite auf. Auf diese Weise wird eine ohnehin vorhandene Oberkante des Zylinderkopfs oder Unterkante der Zylinderkopfhaube zur Ausrichtung und Festlegung der Pumpe genutzt.
Einer bevorzugten Ausführung zufolge weist die Trageinrichtung der erfindungsgemäßen Pumpe wenigstens einen in Einbaulage in das Brennkraftmaschinengehäuse hineinragenden Befestigungsbereich auf. Dadurch wird eine im Brennkraftmaschinengehäuse liegende Befestigung der Pumpe am Brennkraftmaschinengehäuse ermöglicht und es verringert sich die Baulänge der Brennkraftmaschine.
Zweckmäßigerweise ermöglicht der wenigstens eine Befestigungsbereich eine Befestigung der Pumpe mit dem Zylinderkopf oder der Zylinderkopfhaube innerhalb des Brennkraftmaschinengehäuses und die Trageinrichtung ist integraler Bestandteil des Pumpengehäuses. Dies bietet den Vorteil, dass die Anzahl an Bauteilen minimal ist, die Baugröße verringert ist und Dichtungsprobleme vermieden werden. Alternativ ist die Trageinrichtung vom Pumpengehäuse baulich gesondert und mit diesem verbunden ausgeführt. In diesem Fall ist die Herstellung der Trageinrichtung und des Pumpengehäuses vereinfacht.
Eine besonders vorteilhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine zeichnet sich dadurch aus, dass die Zylinderkopfhaube im Bereich der Trennebene zwischen Zylinderkopf und Zylinderkopfhaube eine zumindest annähernd bogensegmentförmige Öffnung aufweist, wobei die Sehne in der Trennebene zwischen Zylinderkopf und eine Zylinderkopfhaube liegt. „Bogensegmentförmig" bezieht sich dabei insbesondere darauf, dass die Öffnung in einem Bereich durch eine Gerade und in einem anderen Bereich bogenförmig begrenzt ist und weniger darauf, dass die bogenförmige Begrenzung exakt kreisbogenförmig sein muss. Vielmehr kann die bogenförmige Begrenzung ihrerseits auch gerade Abschnitte und/oder Bereiche mit konstanter oder nicht konstanter Krümmung aufweisen.
Als besonders günstig wird es angesehen, wenn die bogenförmige Begrenzung der Öffnung endseitig mit der Trennebene zwischen Zylinderkopf und Zylinderkopfhaube einen Winkel α < 70°, insbesondere ca. 60°, einschließt und gegebenenfalls zusätzlich die Begrenzung der Öffnung zur Trennebene hin als Gerade ausläuft. Dadurch werden Dichtigkeitsprobleme in diesem Bereich vermieden.
Bevorzugt ist es, wenn der wenigstens eine Befestigungsbereich der Trageinrichtung des Pumpengehäuses eine Öffnung zur Aufnahme einer Befestigungsschraube und der Zylinderkopf oder die Zylinderkopfhaube wenigstens eine mit dieser korrespondierende Gewindeaufnahme aufweist. Die Gewindeaufnahme schließt dabei zweckmäßigerweise mit der Trennebene zwischen Zylinderkopf und eine Zylinderkopfhaube ab. Auf diese Weise sind Zylinderkopf und/oder Zylinderkopfhaube einfach bearbeitbar, indem eine Bearbeitung, wie Planen mit einem großen Werkzeugdurchmesser, im Wesentlichen von oben erfolgen kann. Außerdem können Zylinderkopf und/oder Zylinderkopfhaube einfach und beschädigungsfrei gestapelt und transportiert werden.
Nachfolgend ist ein besonders zu bevorzugendes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert, dabei zeigen schematisch und beispielhaft
1a Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine mit einer nockenwellengetriebene Pumpe von außen,
1b die Pumpe mit Trageinrichtung am Zylinderkopf in Seitenansicht und
1c die Pumpe mit Trageinrichtung am Zylinderkopf in Rückansicht.
1a zeigt eine weiter nicht näher ausgeführte Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine mit oben liegenden Nockenwellen und einer nockenwellengetriebene Pumpe 100 von außen. Eine Seitenansicht der Pumpe 100 mit Trageinrichtung 116 ist in 1b gezeigt, 1c zeigt die Pumpe 100 mit Trageinrichtung 116 am Zylinderkopf 102 in Rückansicht.
Die Pumpe 100 dient zur Erzeugung von Unterdruck für Nebenaggregate der Brennkraftmaschine oder für das Kraftfahrzeug und ist beispielsweise eine Einflügelunterdruckpumpe mit einem topfförmigen Stator 110 mit konchoidenförmiger Innenkontur, in dem ein Rotor drehbar gelagert ist. In dem Rotor ist orthogonal zu dessen Drehachse ein Flügel verschieblich gelagert, der mit seinen Flügelspitzen an der einen Arbeitsraum begrenzenden Umfangsfläche anliegt und dabei den Arbeitsraum in einen Saugraum und einen Druckraum unterteilt. Der Saugraum ist mit einer Einlassöffnung und der Druckraum ist mit einer Auslassöffnung versehen, wobei die Auslassöffnung in der den Druckraum umgebenden Umfangsfläche angeordnet ist. Gegebenenfalls kann die Pumpe 100 auch eine Flügelzellenpumpe, eine innen- oder außenverzahnte Zahnradpumpe, eine Hubkolbenpumpe oder eine innen- oder außenbeaufschlagte Radialkolbenpumpe sein. Die Pumpe dient zur Förderung eines Fluids, insbesondere eines Betriebs- und/oder Schmierfluids, wie Öl oder Kraftstoff.
Die Brennkraftmaschine umfasst ein Brennkraftmaschinengehäuse 112 mit Zylinderkopf 102 und Zylinderkopfhaube 104, wobei im Zylinderkopf 102 Nockenwellen zur Betätigung von Ein- und Auslassventilen der Brennkraftmaschine gelagert sind. Die Pumpe 100 ist in Verlängerung einer Nockenwelle außenseitig am Brennkraftmaschinengehäuse 112 angeordnet. Eine mit dem Pumpenrotor verbundene Pumpenantriebswelle ragt durch eine Öffnung in das Brennkraftmaschinengehäuse 112 hinein und ist axial mit der Nockenwelle verbunden. Die Trennebene 110 zwischen Zylinderkopf 102 und Zylinderkopfhaube 104 verläuft unterhalb der Nockenwellenebene. Dementsprechend ist die Öffnung im Brennkraftmaschinengehäuse 112 oberhalb der Trennebene 110 im Wesentlichen in der Zylinderkopfhaube 104 angeordnet. Vorliegend weist die Zylinderkopfhaube 104 eine Öffnung auf, deren oberer Bereich durch ein Kurvensegment gebildet ist und das nach unten, in Richtung der Trennebene 110, gerade ausläuft, wobei mit der Oberkante 128 des Zylinderkopfes 102 ein Winkel α < 70°, insbesondere ca. 60°, eingeschlossen wird.
Die Trageinrichtung 116 ist mit dem Pumpengehäuse 106 verbunden. Die Trageinrichtung 116 ist plattenförmig mit einer der Zylinderkopfhauben- und/oder Zylinderkopfwanddicke zumindest annähernd entsprechenden Dicke ausgeführt und weist eine der oben beschriebenen Öffnung im Brennkraftmaschinengehäuse 112 entsprechende Form und Größe auf.
In Richtung des Brennkraftmaschinengehäuseinneren gerichtet weist die Trageinrichtung 116 Befestigungsbereiche 122 auf. Die Befestigungsbereiche 122 sind zur Pumpen-Brennkraftmaschinengehäuse-Befestigungsebene zumindest annähernd rechtwinklig gerichtet. Die zylinderkopfseitigen Kontaktflächen der Befestigungsbereiche 122 korrespondieren mit der oberen Begrenzungsfläche 128 des Zylinderkopfes 102 und liegen in der Trennebene 110. Die Befestigungsbereiche 122 weisen senkrecht zur Trennebene 110 gerichtete Durchgangsöffnungen zur Aufnahme von Befestigungsschrauben 126 auf. Zylinderkopfseitig sind Aufnahmebereiche 124 mit Gewinden für die Befestigungsschrauben 126 vorgesehen, die oben mit der Trennebene 110 abschließen. Die Aufnahmebereiche 124 sind innenseitig an der Zylinderkopfwandung angegossen.
Bei der Bearbeitung des Zylinderkopfes 102 erfolgt eine Bearbeitung der Zylinderkopfoberfläche 128 gemeinsam mit den oberen, die Befestigungsbereiche 122 der Trageinrichtung 116 aufnehmenden Abschlüssen der Aufnahmebereiche 124. Dadurch, dass von dem Zylinderkopf 102 keine weiteren Trageinrichtungen abstehen, kann dieser gut gestapelt und transportiert werden. Bei der Montage der Trageinrichtung 116 wird zunächst die Trageinrichtung 116 in Montageposition am Zylinderkopf 102 angelegt, dann werden die Befestigungsschrauben 126 von oben eingesetzt und angezogen. Nachfolgend wird die Zylinderkopfhaube 104 montiert, wobei die kreisbogenförmigen Kontur 120 der Trageinrichtung 116 die Ausrichtung der Zylinderkopfhaube 104 mit ihrer korrespondierenden Öffnung unterstützt.
Durch zusätzliche Verbindungspunkte zwischen Pumpe 100 und Trageinrichtung 116 und/oder Trageinrichtung 116 und Brennkraftmaschinengehäuse 112 können Anbindung, Steifigkeit und Dichtungsverpressung noch weiter verbessert werden. Insbesondere kann die sichere Verpressung einer Dichtung zwischen Trageinrichtung 116 und Zylinderkopf 102 durch zusätzliche Verschraubungspunkte außen am Zylinderkopf 102 verbessert werden. Die Sicherheit gegen unerwünschte Verformung insbesondere aufgrund von Schwingbelastungen kann durch Erhöhung der Steifigkeit beispielsweise mittels zusätzlicher Rippen zwischen den Befestigungsbereichen 122 der Trageinrichtung 116 und/oder den Aufnahmebereichen 124 des Zylinderkopfes 102 und/oder zusätzlich auf dem Zylinderkopf 102 aufliegender Rippen verbessert werden. Außerdem sind Passhülsen zur Positionierung vorgesehen Mit der Erfindung wird eine vollständige Montage von oben mit guter Erreichbarkeit auch im Service ermöglicht ebenso wie eine einfache Zylinderkopfbearbeitung nur von oben und ein einfacher, beschädigungsfreier Transport durch Stapeln. Die Bearbeitung eines Zentrierdurchmessers, einer Fase und eine Feinbearbeitung der Stirnfläche am Zylinderkopf 102 können entfallen, außerdem entfällt ein Abdichtungskontakt zwischen Trageinrichtung 116 und Zylinderkopf 102. Es besteht eine große Freiheit hinsichtlich der Gestaltung der Pumpenaustrittskanäle, sodass eine Optimierung der Leistungsaufnahme der Pumpe 100 ermöglicht ist. Durch die Verschraubung von oben lässt sich eine Abdichtung der Fluidübergabestelle zwischen Zylinderkopf 102 und Pumpe 100 einfach umsetzen. Aufgrund des Wegfalls des notwendigen Materials für eine zylinderkopfseitige Trageinrichtung ist eine geringe Aufbauhöhe gegeben und damit eine einfache Gestaltung der Zylinderkopfhaube ermöglicht, die sich außerdem durch die symmetrische Formgebung der Trageinrichtung 116 senkrecht zur Nockenwelle positionieren kann, was eine Zentrierung durch Passhülsen oder Passschneiden obsolet macht. Die erfindungsgemäße Trageinrichtung kann auch in Verbindung mit anderen nockenwellengetriebenen Aggregaten verwendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 957259 A1 [0002]

Claims

Nockenwellengetriebene Pumpe (100) für eine Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine mit einem Brennkraftmaschinengehäuse (112) umfassend einen Zylinderkopf (102) und eine Zylinderkopfhaube (104) und wenigstens einer Nockenwelle, wobei die Pumpe (100) einen mit der Nockenwelle verbindbaren Rotor (114) und ein mit dem Brennkraftmaschinengehäuse (112) verbindbares Pumpengehäuse (106) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (106) zur Befestigung der Pumpe (100) am Brennkraftmaschinengehäuse (112) eine zwischen Zylinderkopf (102) und Zylinderkopfhaube (104) festlegbare Trageinrichtung (116) aufweist.
Pumpe (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trageinrichtung (116) brennkraftmaschinengehäuseseitig am Pumpengehäuse (106) angeordnet ist und eine einer Öffnung im Brennkraftmaschinengehäuse (112) entsprechende Kontur (118, 120) aufweist.
Pumpe (100) nach einem der Ansprüche 1–2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur der Trageinrichtung (116) eine in Einbaulage mit einer in der Trennebene (110) zwischen Zylinderkopf (102) und Zylinderkopfhaube (104) liegenden Oberkante (128) des Zylinderkopfs (102) oder Unterkante der Zylinderkopfhaube (104) korrespondierende gerade Seite (118) aufweist.
Pumpe (100) nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trageinrichtung (116) wenigstens einen in Einbaulage in das Brennkraftmaschinengehäuse (112) hineinragenden Befestigungsbereich (122) aufweist.
Pumpe (100) nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Befestigungsbereich (122) eine Befestigung der Pumpe (100) mit dem Zylinderkopf (102) oder der Zylinderkopfhaube (104) innerhalb des Brennkraftmaschinengehäuses (112) ermöglicht.
Pumpe (100) nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trageinrichtung (116) integraler Bestandteil des Pumpengehäuses (106) ist.
Pumpe (100) nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trageinrichtung (116) vom Pumpengehäuse (106) baulich gesondert und mit diesem verbunden ist.
Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine mit einem Brennkraftmaschinengehäuse (112) umfassend einen Zylinderkopf (102) und eine Zylinderkopfhaube (104), wenigstens einer Nockenwelle sowie einer nockenwellengetriebene Pumpe (100), wobei die Pumpe (100) einen mit der Nockenwelle verbundenen Rotor (114) und ein mit dem Brennkraftmaschinengehäuse (112) verbundenes Pumpengehäuse (106) umfasst, gekennzeichnet durch eine Pumpe (100) nach einem der Ansprüche 1–7.
Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderkopfhaube (104) im Bereich der Trennebene (110) zwischen Zylinderkopf (102) und Zylinderkopfhaube (104) eine zumindest annähernd bogensegmentförmige (118, 120) Öffnung aufweist, wobei die Sehne (118) in der Trennebene (110) zwischen Zylinderkopf (102) und Zylinderkopfhaube (104) liegt.
Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 8–9, dadurch gekennzeichnet, dass die bogenförmige Begrenzung (120) der Öffnung endseitig mit der Trennebene (118, 110) zwischen Zylinderkopf (102) und Zylinderkopfhaube (104) einen Winkel α < 70°, insbesondere ca. 60°, einschließt.
Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 8–10, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzung (120) der Öffnung zur Trennebene (118, 110) hin als Gerade ausläuft.
Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 8–11, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Befestigungsbereich (122) der Trageinrichtung (116) des Pumpengehäuses (106) eine Öffnung zur Aufnahme einer Befestigungsschraube (126) und der Zylinderkopf (102) oder die Zylinderkopfhaube (104) wenigstens eine mit dieser korrespondierende Gewindeaufnahme (124) aufweist.
Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 8–12, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindeaufnahme (124) mit der Trennebene (110) zwischen Zylinderkopf (102) und eine Zylinderkopfhaube (104) abschließt.