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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 A 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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DE10 2004 002 277 A1 offenbart ein Ausgleichswellenmodul für einen Kolbenmotor mit einem Ausgleichswellengehäuse, in dem zumindest eine Ausgleichswelle drehbar gelagert und prinzipiell gegenüber dem Kurbelgehäuse angeordnet ist, mit einer Ölpumpe, deren Ölpumpengehäuse am Ausgleichswellengehäuse befestigt ist.
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DE 28 39 885 A1 schlägt einen Verbrennungsmotor mit einer Gruppe von Lagerbüchsen-Auflagern vor, die über ein Rahmenteil brückenartig miteinander verbunden sind, um die Steifigkeit der Gruppe gegenüber der Beanspruchung entlang der Längsrichtung der Kurbelwelle zu erhöhen. Mit diesen verstärkten Auflagern soll das Motorgeräusch vermindert werden.
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DE 10 2008 021 528 A1 offenbart eine Baugruppe für eine Brennkraftmaschine umfassend eine obere Kurbelgehäusehälfte zur Aufnahme einer Kurbelwelle in mindestens zwei Lager, eine an die obere Kurbelgehäusehälfte montierbare und als untere Kurbelgehäusehälfte dienende Ölwanne und eine an die obere Kurbelgehäusehälfte montierbare Trägerstruktur, bei der die obere Kurbelgehäusehälfte eine Flanschfläche zur Aufnahme der Ölwanne aufweist, die obere Kurbelgehäusehälfte eine Aufnahmefläche zur Aufnahme der Trägerstruktur aufweist, die mindestens zwei Lager zur Aufnahme und Lagerung der Kurbelwelle zweiteilig ausgebildet sind, wobei jedes Lager einen Lagersattel, der im Kurbelgehäuse auf der der Trägerstruktur abgewandten Seite der Kurbelwelle angeordnet ist, und einen Lagerdeckel, der mit dem Lagersattel verbindbar und auf der der Trägerstruktur zugewandten Seite der Kurbelwelle angeordnet ist, aufweist, und die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Lagerdeckel mindestens eines Lagers mindestens einen zur Trägerstruktur hingerichteten Zapfen aufweist, der an der Stirnseite unter Ausbildung einer Auflagefläche mit einem Stempel in Verbindung steht, der zwischen Zapfen und Trägerstruktur angeordnet ist, und die Flanschfläche zur Aufnahme der Ölwanne, die Aufnahmefläche zur Aufnahme der Trägerstruktur und die Auflagefläche in einer Ebene liegen.
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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,
- 1 eine perspektivische Ansicht von unten auf ein Kurbelgehäuse eines Kolbenmotors mit angebautem Ausgleichswellenmodul,
- 2 eine teilweise geschnittene Axialansicht des Kurbelgehäuses mit Ölwanne und Kurbelwelle,
- 3 eine Ansicht von oben auf eine Oberseite des Ausgleichswellenmoduls,
- 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 V6-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.