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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Ausgleichswellenmodul für
einen Kolbenmotor, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit den Merkmalen des
Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung
einen Kolbenmotor, der mit einem derartigen Ausgleichswellenmodul
ausgestattet ist.
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Aus
der
US 5,535,643 ist
ein Ausgleichswellenmodul bekannt, das ein Ausgleichswellengehäuse und
ein Ölpumpengehäuse umfasst. Im Ausgleichswellengehäuse
sind beim bekannten Modul zwei Ausgleichswellen drehbar gelagert.
Dabei ist das Ausgleichswellengehäuse für eine
Montage an einer Unterseite eines Kurbelgehäuses des zugehörigen Kolbenmotors
vorgesehen. Das Ölpumpengehäuse beinhaltet eine Ölpumpe
und ist am Ausgleichswellengehäuse befestigt. Beim bekannten
Ausgleichswellenmodul ist die erste Ausgleichswelle im montierten
Zustand des Moduls mit einer Kurbelwelle des Kolbenmotors antriebsverbunden.
Die zweite Ausgleichswelle ist mit der ersten Ausgleichswelle antriebsverbunden.
Die beiden Ausgleichswellen sind dabei bezüglich ihrer
Rotationsachsen parallel nebeneinander angeordnet. Das Ölpumpengehäuse
ist am Ausgleichswellengehäuse bezüglich der Drehachse
der zweiten Ausgleichswelle axial angeordnet, um die Ölpumpe
für ihren Antrieb mit der zweiten Ausgleichswelle zu koppeln.
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Aus
der
DE 100 07 660
A1 ist ein anderes Ausgleichswellenmodul bekannt, das ebenfalls
zwei Ausgleichswellen und eine Ölpumpe umfasst. Dabei ist
die Ölpumpe als Zahnradpumpe ausgestaltet, deren Zahnräder
im Ausgleichswellengehäuse drehbar gelagert sind, in dem
außerdem die Ausgleichswellen drehbar gelagert sind. Hierdurch
ergibt sich eine integrale Bauweise, die jedoch für eine
separate Wartung der Ölpumpe hinderlich sein kann.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem,
für ein Ausgleichswellenmodul der eingangs genannten Art
bzw. für einen damit ausgestatteten Kolbenmotor eine verbesserte
oder zumindest eine andere Ausführungsform anzugeben, die sich
insbesondere durch eine kompakte Bauform bzw. Anordnung sowie vorzugsweise
durch eine erhöhte Wartungsfreundlichkeit auszeichnet.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände
der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Die
Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, das Ölpumpengehäuse
am Ausgleichswellengehäuse an einer Unterseite anzuordnen,
die vom Kurbelgehäuse eines Kolbenmotors abgewandt ist,
an dem das Ausgleichswellenmodul montiert werden soll. Bei entfernter Ölwanne
ist das Ölpumpengehäuse einfach zugänglich,
was die Wartung vereinfacht. Ferner kann der zur Verfügung
stehende Bauraum durch die vorgeschlagene Anordnung besser ausgenutzt
werden, wodurch sich für das Ausgleichswellenmodul insgesamt
ein besonders kompakter Aufbau ergibt.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Ölpumpe
eine Antriebswelle aufweisen, die antriebsmäßig
von der wenigstens einen Ausgleichswelle entkoppelt ist. Durch diese
antriebsmäßige Entkoppelung der Ölpumpenantriebswelle
und der Ausgleichswelle ergibt sich eine größere
Freiheit für die Anordnung des Ölpumpengehäuses
relativ zum Ausgleichswellengehäuse. Ferner bilden die
beiden Gehäuse diesbezüglich voneinander unabhängige
Einheiten, die separat vormontierbar sind. Außerdem ist dadurch
eine Adaption an variierende Drehzahlerfordernisse seitens der Ölpumpe
einfacher realisierbar, wenn die Ölpumpe keine unmittelbare
Kopplung mit der jeweiligen Ausgleichswelle aufweist.
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Entsprechend
einer anderen, besonders vorteilhaften Ausführungsform
kann eine Antriebswelle der Ölpumpe ein Antriebsritzel
aufweisen, während die Ausgleichswelle ebenfalls ein Antriebsritzel
besitzt. Die beiden Antriebsritzel sind dann zweckmäßig mit
zueinander parallelen Drehachsen in einer gemeinsamen Ebene angeordnet,
ohne dass sich die Antriebsritzel dabei berühren oder kämmen.
Hierdurch können die beiden Antriebsritzel separat oder z.
Bsp. über zwei getrennte Antriebsketten oder über eine
gemeinsame Antriebskette angetrieben werden. Die Anordnung in einer
gemeinsamen Ebene vereinfacht dabei die Realisierung eines beide
Antriebsritzel antreibenden Kettenantriebs.
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Bei
einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann das Ausgleichswellengehäuse
zumindest einen Ölrücklaufkanal aufweisen, der
im montierten Zustand einen Ölrücklaufkanal des
Kurbelgehäuses nach unten zu einem Ölsumpf hin
verlängert. Hierdurch wird eine Ölführungsfunktion
in das Ausgleichswellengehäuse integriert, wodurch dessen Funktionalität
gesteigert wird. Insgesamt vereinfacht sich dadurch die Ölführung
eines Schmierölkreises des Kolbenmotors, da insbesondere
ein Rücklauf zumindest teilweise durch das Ausgleichswellengehäuse
geführt werden kann.
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Bei
einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann das Ölpumpengehäuse
zumindest einen Ölrücklaufkanal aufweisen, der
einen Ölrücklaufkanal des Ausgleichswellengehäuses
nach unten in Richtung Ölsumpf verlängert. Auch
hier wird die Funktionalität des Ölspumpengehäuses
durch Integration einer zusätzlichen Ölführungsfunktion
erhöht. Dabei schafft die hier vorgestellte Kombination,
bei welcher ein Ölrücklaufkanal des Kurbelgehäuses
zunächst durch einen Ölrücklaufkanal
des Ausgleichswellengehäuses und anschließend
durch einen Ölrücklaufkanal des Ölpumpengehäuses
verlängert wird, zusätzliche Freiheitsgrade für
die Anordnung der Ölrückführung innerhalb
des Kurbelgehäuses.
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Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen
Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils
angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder
in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden
Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen
dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche
oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Es
zeigen, jeweils schematisch,
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1 eine
perspektivische Ansicht von unten auf ein Kurbelgehäuse
eines Kolbenmotors mit angebautem Ausgleichswellenmodul,
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2 eine
teilweise geschnittene Axialansicht des Kurbelgehäuses
mit Ölwanne und Kurbelwelle,
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3 eine
Ansicht von oben auf eine Oberseite des Ausgleichswellenmoduls,
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4 eine
Ansicht von unten auf eine Unterseite des Ausgleichswellenmoduls.
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Entsprechend
den 1 und 2 umfasst ein nur teilweise
dargestellter Kolbenmotor 1 ein Kurbelgehäuse 2 sowie
ein Ausgleichswellenmodul 3, das an oder in einer Unterseite 4 des
Kurbelgehäuses 2 montiert ist. Die Begriffe „unten” und „oben” beziehen
sich im vorliegenden Zusammenhang auf die übliche Einbausituation
des Kolbenmotors 1, wenn dieser bspw. in einem Kraftfahrzeug
zum Einsatz kommt.
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Vom
Kurbelgehäuse 2 ist in den 1 und 2 lediglich
ein Unterteil 5 dargestellt, dessen Unterseite 4 gleichzeitig
die Unterseite 4 des Kurbelgehäuses 2 bildet.
Unten an das Kurbelgehäuse 2 bzw. unten an das
Unterteil 5 ist ein Ölführungsgehäuse 41 angebaut, das
einen Hohlraum 6 seitlich einfasst. Hierdurch weist das
Kurbelgehäuse 2 zusammen mit seinem Ölführungsgehäuse 41 an
seiner Unterseite 4 besagten Hohlraum 6 auf. Der
Hohlraum 6 ist nach unten offen und ist nach unten durch
eine Ölwanne 7 verschlossen, die an das Ölführungsgehäuse 41 des Kurbelgehäuses 2 von
unten angesetzt ist. Besagter Hohlraum 6 dient zur Aufnahme
eines Ölsumpfes 8. Ein möglicher Ölpegel 9 dieses Ölsumpfes 8 ist
in 2 mit unterbrochener Linie angedeutet. Erkennbar
ist bei der hier gezeigten Ausführungsform das Ausgleichswellenmodul 3 vollständig
innerhalb des Hohlraums 6 angeordnet. Dabei taucht das
Ausgleichswellenmodul 3 in den Ölsumpf 8 des
Kolbenmotors 1 ein. Im Beispiel taucht das Ausgleichswellenmodul 3 soweit
in den Ölsumpf 8 ein, dass sich eine Drehachse 10 einer
Ausgleichswelle 11 etwa auf dem Niveau des Ölpegels 9 befindet.
In 2 ist außerdem eine Kurbelwelle 12 des
Kolbenmotors 1 angedeutet, die in dem hier nicht gezeigten
Oberteil des Kurbelgehäuses 2 drehbar gelagert
ist.
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Das
Ausgleichwellenmodul 3 umfasst entsprechend den 1 bis 4 ein
Ausgleichswellengehäuse 13 sowie eine Ölpumpe 14 mit
einem Ölpumpengehäuse 15. Im Ausgleichswellengehäuse 13 ist
die Ausgleichswelle 11 um ihre Drehachse 10 drehbar
gelagert. Die Ausgleichswelle 11 weist im Beispiel zwei
Ausgleichsgewichte, nämlich ein erstes oder hinteres Ausgleichsgewicht 16 sowie
ein zweites oder vorderes Ausgleichsgewicht 17 auf. Die
hier gezeigte Ausgleichswelle 11 dient zum Ausgleichen freier
Massenmomente erster Ordnung, die bei einem V 6-Motor entstehen
können. In diesem Fall kommt das Ausgleichswellenmodul 3 mit
einer einzigen Ausgleichswelle 11 aus. Bei anderen Motorbauarten
kann das Ausgleichwellenmodul 3 auch mit zwei Ausgleichswellen 11 ausgestattet
sein.
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Das
Ausgleichswellengehäuse 13 ist an der Unterseite 4 bzw.
in der Unterseite 4 des Kurbelgehäuses 2 befestigt.
Zweckmäßig ist das Ausgleichswellengehäuse 13 dabei
an der Unterseite 4 des Unterteils 5 des Kurbelgehäuses 2 befestigt
und dabei innerhalb des Ölführungsgehäuses 41 des
Kurbelgehäuses 2 bzw. im Hohlraum 6 angeordnet.
Das Ölpumpengehäuse 15 ist nun am Ausgleichswellengehäuse 13 befestigt,
und zwar an einer vom Kurbelgehäuse 2 abgewandten
Unterseite 18, die in 4 dem Betrachter
zugewandt ist. Diese Unterseite 18 des Ausgleichswellengehäuses 13 ist
dabei zumindest vom Unterteil 5 des Kurbelgehäuses 2 bzw.
von der Unterseite 4 des Kurbelgehäuses 2 abgewandt.
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Die Ölpumpe 14 besitzt
eine Antriebswelle 19, über welche die Ölpumpe 14 angetrieben
werden kann. Diese Antriebswelle 19 ist von der Ausgleichswelle 11 antriebsmäßig
entkoppelt. Diese Entkopplung wird bei der hier gezeigten Ausführungsform
dadurch realisiert, dass die Antriebswelle 19 ein Antriebsritzel 20 trägt,
während die Ausgleichswelle 11 ein anderes Antriebsritzel 21 aufweist,
dass vom Antriebsritzel 20 der Antriebswelle 19 soweit
beabstandet ist, dass die beiden Antriebsritzel 20, 21 nicht
miteinander kämmen.
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Vorzugsweise
sind die Antriebswelle 19 und die Ausgleichswelle 11 nebeneinander
so angeordnet, dass sich eine Drehachse 22 der Antriebswelle 19 parallel
zur Drehachse 10 der Ausgleichswelle 11 erstreckt.
Ferner sind die beiden Antriebsritzel 20, 21 bevorzugt
in einer gemeinsamen Ebene angeordnet, die sich senkrecht zu den
beiden Drehachsen 10, 22 erstreckt. Hierdurch
ist es entsprechend den 1 und 2 besonders
einfach möglich, die beiden Antriebsritzel 20, 21 mit
einer gemeinsamen Antriebskette 23 anzutreiben. Besagte
Antriebskette 23 ist außerdem um ein Abtriebsritzel 24 der
Kurbelwelle 12 herumgeschlungen. Somit treibt die Kurbelwelle 12 über
ihr Abtriebsritzel 24 und über die Antriebskette 23 die Ölpumpe 14 und
die Ausgleichswelle 11 an. Spann- und/oder Führungseinrichtungen 25 dienen dabei
zum Spannen und/oder Führen der Antriebskette 23.
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Entsprechend
den 3 und 4 kann das Ausgleichswellengehäuse 13 zumindest
einen Ölrücklaufkanal 26 aufweisen. Im
Beispiel sind drei derartige Ölrücklaufkanäle 26 vorgesehen.
Im montierten Zustand verlängern diese Ölrücklaufkanäle 26 des
Ausgleichswellengehäuses 13 jeweils einen hier nicht
erkennbaren Ölrücklaufkanal des Kurbelgehäuses 2 bzw.
des Unterteils 5 des Kurbelgehäuses 2. Da
das Ausgleichswellengehäuse 13 von unten an das
Kurbelgehäuse 2 bzw. an dessen Unterteil 5 angebaut
ist, verlängern die Ölrücklaufkanäle 26 des Ausgleichswellengehäuses 13 die
genannten Ölrücklaufkanäle des Kurbelgehäuses 2 nach
unten. Auf diese Weise wird der Ölrücklauf eines
Schmierölkreises, zu dem auch die Ölpumpe 14 gehört,
zumindest teilweise in das Ausgleichswellengehäuse 13 integriert.
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Das Ölpumpengehäuse 15 kann
entsprechend 4 mit zumindest einem Ölrücklaufkanal 27 ausgestattet
sein. Im Beispiel ist genau ein solcher Ölrücklaufkanal 27 am Ölpumpengehäuse 15 ausgebildet.
Dieser verlängert einen Ölrücklaufkanal 26 des
Ausgleichswellengehäuses 13 nach unten. Im Beispiel
verlängert der Ölrücklaufkanal 27 des Ölpumpengehäuses 15 den
in 3 rechts dargestellten Ölrücklaufkanal 26 des
Ausgleichswellengehäuses 13. Auf diese Weise wird
ein Teil des Ölrücklaufs auch in das Ölpumpengehäuse 15 integriert.
Die Ölrücklaufkanäle 26 des
Ausgleichswellengehäuses 13 und der Ölrücklaufkanal 27 des Ölpumpengehäuses 15 tauchen
dabei in den Ölsumpf 8 ein und enden unterhalb
des Ölpegels 9. Hierdurch kann bspw. eine Schaumbildung
im Ölsumpf 8 durch den Rücklauf reduziert
werden.
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Das
Ausgleichswellengehäuse 13 kann einen Schmieröleinlass 42 zur
Versorgung der Ausgleichswelle 11 mit Schmieröl
aufweisen. Dieser ist bei montiertem Ölpumpengehäuse 15 direkt
mit einer druckbelasteten Hauptölgalerie des Kolbenmotors 1 kommunizierend
verbunden. Die Ölpumpe 14 weist einen saugseitigen
Schmieröleinlass 29 auf, der im Ölsumpf 8 angeordnet
ist. In 4 ist erkennbar, dass ein vom
Schmieröleinlass 29 zur Pumpeinrichtung der Ölpumpe 14 fördernder,
saugseitiger Schmierölpfad zumindest teilweise durch einen Wandabschnitt 30 des
Ausgleichswellengehäuses 13 begrenzt ist. Hierdurch
ergibt sich ein vereinfachter Aufbau für das Ölpumpengehäuse 15.
Durch einen druckseitigen Schmierölauslass 28 wird
der durch den Schmieröleinlass 29 aufgenommene
Schmierölpfad an den Kolbenmotor 1 weitergeleitet.
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In 3 ist
dem Betrachter eine Oberseite 31 des Ausgleichswellengehäuses 13 zugewandt. Diese
Oberseite 31 ist im montierten Zustand dem Kurbelgehäuse 2 bzw.
dessen Unterseite 4 bzw. dessen Unterteil 5 zugewandt.
Von der Oberseite 31 des Ausgleichsgehäuses 13 her
ist das Ölpumpengehäuse 15 mit dem Ausgleichswellengehäuse 13 verschraubt.
Entsprechende Verschraubungen sind in 3 mit 32 bezeichnet.
Erkennbar werden im Beispiel genau vier Schraubstellen bzw. Verschraubungen 32 verwendet,
um das Ölpumpengehäuse 15 am Ausgleichswellengehäuse 13 zu
befestigen. Das Ausgleichswellengehäuse 13 ist
seinerseits mit dem Kurbelgehäuse 2 bzw. mit dessen
Unterteil 5 verschraubt. Entsprechende Verschraubungsstellen sind
in 4 mit 33 bezeichnet. Erkennbar sind im Beispiel
vier Durchgangsöffnungen zur Realisierung der Verschraubungen 33 dargestellt.
Dementsprechend ist das Ausgleichswellengehäuse 13 von
seiner Unterseite 18 her mit der Unterseite 4 des
Kurbelgehäuses 2 verschraubt.
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In 4 sind
außerdem zwei Verschraubungen 34 angedeutet, die
das Ölpumpengehäuse 15 von einer nicht
näher bezeichneten Unterseite des Ölpumpengehäuses 15 her
mit dem Kurbelgehäuse 2 verschrauben. Dabei sind
die entsprechenden Verschraubungen 34 durch entsprechende,
hier verdeckte Durchgangsöffnungen des Ausgleichswellengehäuses 13 hindurch
geführt, so dass durch diese Verschraubungen 34 gleichzeitig
auch das Ausgleichswellengehäuse 13 am Kurbelgehäuse 2 festgelegt
wird.
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Die
Ausgleichswelle 11 ist am Ausgleichswellengehäuse 13 mit
Hilfe von zwei Ausgleichswellenlagern 35 gelagert. Das
Bezugszeichen 35 deutet dabei lediglich den Einbauort der
Ausgleichswellenlager an, die selbst in den Darstellungen nicht
erkennbar sind. Die beiden Ausgleichswellenlager 35 sind
bezüglich der Drehachse 10 der Ausgleichswelle 11 axial
voneinander beabstandet. Gemäß 3 besitzt
das Ausgleichswellengehäuse 13 an seiner Oberseite 31 axial
zwischen den beiden Ausgleichswellenlagern 35 eine Öffnung 36.
Hierdurch wird eine einteilige Bauweise des Ausgleichswellengehäuses 13 ermöglicht.
Dieses kann bspw. als Druckgussteil hergestellt werden. In 4 ist
zumindest ein Schmierölanschluss 37 erkennbar,
der mit mindestens einer Schmierstelle der Ausgleichswellenlager 35 verbunden
ist. Der oder die Anschlüsse 37 sind dabei bevorzugt
im Vorlauf des druckbelasteten Schmierölkreises des Kolbenmotors 1 angeordnet. Sie
sind vorzugsweise integral am Ausgleichswellengehäuse 13 ausgeformt.
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Wie
bereits weiter oben erläutert trägt die Ausgleichswelle 11 zwei
Ausgleichsgewichte 16, 17. Beide Ausgleichsgewichte 16, 17 sind
dabei außerhalb des Ausgleichswellengehäuses 13 angeordnet. Sie
befinden sich somit jeweils an einem aus dem Ausgleichswellengehäuse 13 axial
herausgeführten Ende der Ausgleichswelle 11. Das
Ausgleichswellengehäuse 13 ist im Bereich des
ersten Ausgleichsgewichts 16 mit einer Abdeckung 38 versehen,
die axial an das Ausgleichswellengehäuse 13 angebaut
ist, die topfförmig ausgestaltet ist und die das erste
Ausgleichsgewicht 16 aufnimmt. Diese Abdeckung 38 ist mit
einer in 3 erkennbaren Öffnung 39 versehen, die
so positioniert ist, dass sie sich im montierten Zustand oberhalb
des Ölpegels 9 des Ölsumpfes 8 befindet.
Diese Abdeckung 38 taucht zum Teil in den Ölsumpf 8 ein
und entkoppelt den Raum, in dem das erste Ausgleichsgewicht 16 rotiert,
vom Öl des Ölsumpfes 8. Hierdurch kann
ein Aufschäumen des Schmieröls durch das rotierende
erste Ausgleichsgewicht 16 reduziert werden. Die Öffnung 39 in
der Abdeckung 38 ermöglicht dabei ein Abstreifen
oder Austreiben des in die Abdeckung 38 eindringenden Schmieröls
in den Ölsumpf 8.
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Das
Ausgleichswellenmodul 3 ist am Kurbelgehäuse 2 zweckmäßig
so montiert, dass sich die Drehachsen 10, 22 der
Ausgleichswelle 11 und der Antriebswelle 19 parallel
zu einer Drehachse 40 der Kurbelwelle 12 erstrecken.
Das zweite Ausgleichsgewicht 17 ist im Beispiel deutlich
kleiner dimensioniert als das erste Ausgleichsgewicht 16.
Es kann mit einer hier nicht gezeigten externen Abdeckung versehen
sein. Bemerkenswert ist für das zweite Ausgleichsgewicht 17,
dass es an einer vom ersten Ausgleichsgewicht 16 abgewandten
Seite neben dem Antriebsritzel 21 angeordnet ist, so dass
die Antriebskette 23 zwischen dem Ausgleichswellengehäuse 13 und
der zweiten Ausgleichsmasse 17 verläuft.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 5535643 [0002]
- - DE 10007660 A1 [0003]