DE102012010417A1

DE102012010417A1 - Austauschbare Schmierölpumpe zur Verwendung mit zwei Motoren mit unterschiedlichen Schmierungsanforderungen und Herstellungsverfahren dafür

Info

Publication number: DE102012010417A1
Application number: DE102012010417A
Authority: DE
Inventors: Christopher LaGatta; David Cyborski; Travis T. Petry-Johnson; Sudhakar Paruchuri
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2011-05-25
Filing date: 2012-05-25
Publication date: 2012-11-29
Also published as: US20120298068A1

Abstract

Eine austauschbare Schmierölpumpe zur Verwendung mit zwei Verbrennungsmotoren mit unterschiedlichen Schmierungsanforderungen beinhaltet ein Pumpengehäuse und eine Antriebswelle, die drehbar in einer Öffnung durch das Pumpengehäuse gelagert ist. Ein erstes Ende der Antriebswelle sieht einen Antriebszahnradanbringungsort vor. Erste und zweite Laufzahnradanbringungsorte des Pumpengehäuses sind in einer gemeinsamen Distanz von dem Antriebszahnradanbringungsort angeordnet. Die austauschbare Schmierölpumpe beinhaltet auch einen Satz von austauschbaren Zahnrädern, der ein kleines austauschbares Zahnrad und ein großes austauschbares Zahnrad beinhaltet. Eine erste Konfiguration für einen ersten Verbrennungsmotor mit einer ersten Schmierungsanforderung beinhaltet das große austauschbare Zahnrad, das an dem Antriebszahnradanbringungsort angebracht ist und das kleine austauschbare Zahnrad, das an dem ersten Laufzahnradanbringungsort angebracht ist. Eine zweite Konfiguration für einen zweiten Verbrennungsmotor mit einer zweiten Schmierungsanforderung beinhaltet das kleine austauschbare Zahnrad, das an dem Antriebszahnradanbringungsort angebracht ist und das große austauschbare Zahnrad, das an dem zweiten Laufzahnradanbringungsort angebracht ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf eine austauschbare Schmierölpumpe und insbesondere auf eine austauschbare Schmierölpumpe und einen austauschbaren Zahnradsatz zur Verwendung mit zwei Motoren mit unterschiedlichen Schmierungsanforderungen.
Hintergrund
Zahnräder werden in Verbrennungsmotoren verwendet, um die Drehzahl zu steigern oder zu verringern, Kraft zu steigern oder um die Richtung von Leistung für eine Anzahl von unterschiedlichen Verwendungen zu ändern. Die Getriebe bzw. Zahnradstränge weisen typischerweise zwei oder mehr Zahnräder verschiedener Arten auf, die bemessen sind, um erwünschte Übersetzungsverhältnisse abhängig von der bestimmten Anwendung vorzusehen. US-Patent Nr. 7,047,838 von Varela und Anderen lehrt eine Transfer- bzw. Verteilergetriebeanordnung, die einen Zahnradstrang beinhaltet, der aus einem Eingangszahnrad, einem Lauf- bzw. Zwischenzahnrad und einem Ausgangszahnrad besteht. Das Laufzahnrad ist auf einer Lauf- bzw. Zwischenwelle angebracht, die von einem Lager getragen wird, das innerhalb eines Trägers gehalten wird. Der Träger ist innerhalb eines bogenförmigen Schlitzes bewegbar und kann an einem einer Vielzahl von Befestigungs- bzw. Anbringungsorten innerhalb des Schlitzes fixiert sein. Gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann das Laufrad an verschiedenen Orten entlang des bogenförmigen Schlitzes fixiert sein, die den gleichen Abstand von dem Ausgangszahnrad haben. Die verschiedenen Orte haben unterschiedliche Abstände vom Eingangszahnrad und daher können Eingangszahnräder mit verschiedenen Größen verwendet werden, abhängig von dem Anbringungsort des Laufzahnrades.
Zusammenfassung der Offenbarung
Gemäß einem Aspekt beinhaltet eine austauschbare Schmierölpumpe zur Verwendung mit zwei Verbrennungsmotoren mit unterschiedlichen Schmierungsanforderungen ein Pumpengehäuse und eine Antriebswelle, die drehbar in einer Öffnung durch das Pumpengehäuse gelagert ist. Ein erstes Ende der Antriebswelle sieht einen Antriebszahnradanbringungsort vor. Erste und zweite Laufzahnradanbringungsorte des Pumpengehäuses sind um einen gemeinsamen Abstand von dem Antriebsgehäuseanbringungsort entfernt angeordnet. Die austauschbare Schmierölpumpe beinhaltet auch einen Satz von austauschbaren Zahnrädern, einschließlich eines kleinen austauschbaren Zahnrades und eines großen austauschbaren Zahnrades. Eine erste Konfiguration für einen ersten Verbrennungsmotor mit einer ersten Schmierungsanforderung beinhaltet das große austauschbare Zahnrad, das an dem Antriebszahnradanbringungsort angebracht ist und das kleine austauschbare Zahnrad, das an dem ersten Laufzahnradanbringungsort angebracht ist. Eine zweite Konfiguration für einen zweiten Verbrennungsmotor mit einer zweiten Schmierungsanforderung beinhaltet das kleine austauschbare Zahnrad, das an dem Antriebszahnradanbringungsort angebracht ist und das große Zahnrad, das an dem zweiten Laufzahnradanbringungsort angebracht ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt beinhalten zwei Verbrennungsmotoren mit unterschiedlichen Schmierungsanforderungen einen ersten Verbrennungsmotor mit einer ersten Schmierungsanforderung und einen zweiten Verbrennungsmotor mit einer zweiten Schmierungsanforderung. Eine erste austauschbare Schmierölpumpe und eine zweite austauschbare Schmierölpumpe sind identisch und austauschbar und beinhalten jeweils ein Pumpengehäuse mit einem Antriebszahnradanbringungsort. Ein erster Satz von austauschbaren Zahnrädern und ein zweiter Satz von austauschbaren Zahnrädern sind identisch und austauschbar und beinhalten ein kleines austauschbares Zahnrad und ein großes austauschbares Zahnrad. Die erste austauschbare Schmierölpumpe ist auf dem ersten Verbrennungsmotor installiert und hat eine erste Konfiguration, wobei das große austauschbare Zahnrad des ersten Satzes von austauschbaren Zahnrädern an dem Antriebszahnradanbringungsort angebracht ist und das kleine austauschbare Zahnrad des ersten Satzes von austauschbaren Zahnrädern an dem ersten Laufzahnradanbringungsort angebracht ist. Die zweite austauschbare Schmierölpumpe wird auf dem zweiten Verbrennungsmotor installiert und hat eine zweite Konfiguration, wobei das kleine austauschbare Zahnrad des zweiten Satzes von austauschbaren Zahnrädern an dem Antriebszahnradanbringungsort angebracht ist und das große austauschbare Zahnrad des zweiten Satzes von austauschbaren Zahnrädern an dem zweiten Laufzahnradanbringungsort angebracht ist.
In noch einem weiteren Aspekt weist ein Verfahren zum Herstellen von zwei Verbrennungsmotoren mit unterschiedlichen Schmierungsanforderungen die Schritte des Installierens einer ersten austauschbaren Schmierölpumpe auf einem ersten Verbrennungsmotor mit einer ersten Schmierungsanforderung und des Installierens einer zweiten austauschbaren Schmierölpumpe auf einem zweiten Verbrennungsmotor mit einer zweiten Schmierungsanforderung auf. Der erste Installationsschritt beinhaltet das Anbringen eines ersten großen austauschbaren Zahnrades an einem Antriebszahnradanbringungsort der ersten austauschbaren Schmierölpumpe und das Anbringen eines ersten kleinen austauschbaren Zahnrades an einem ersten Laufzahnradanbringungsort der ersten austauschbaren Schmierölpumpe. Der zweite Installationsschritt beinhaltet das Anbringen eines zweiten kleinen austauschbaren Zahnrades an einem Antriebszahnradanbringungsort der zweiten austauschbaren Schmierölpumpe und das Anbringen eines zweiten großen austauschbaren Zahnrades an einem zweiten Laufzahnradanbringungsort der zweiten austauschbaren Schmierölpumpe.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Ansicht von zwei Motoren mit unterschiedlichen Schmierungsanforderungen gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
2 ist eine perspektivische Ansicht einer austauschbaren Schmierölpumpe und eines austauschbaren Zahnradsatzes zur Verwendung mit den zwei Motoren der 1, und zwar gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung;
3 ist eine perspektivische Ansicht der austauschbaren Schmierölpumpe der 2 gemäß einer ersten Konfiguration;
4 ist eine Querschnittsansicht entlang Linien 4-4 der 3;
5 ist eine Querschnittsansicht entlang Linien 5-5 der 3;
6 ist eine perspektivische Ansicht der austauschbaren Schmierölpumpe der 2 gemäß einer zweiten Konfiguration;
7 ist eine Querschnittsansicht entlang Linien 7-7 der 6;
8 ist eine Querschnittsansicht entlang Linien 8-8 der 6; und
9 ist eine perspektivische Ansicht eines hinteren Zahnradstrangs eines Verbrennungsmotors, der die austauschbare Schmierölpumpe der 2 beinhaltet.
Detaillierte Beschreibung
Mit Bezug auf 1 sind zwei Motoren mit unterschiedlichen Schmierungsanforderungen veranschaulicht. Insbesondere kann ein erster Verbrennungsmotor 10, wie beispielsweise ein kompressions- bzw. verdichtungsgezündeter Motor, einen Motorblock 12 beinhalten, der zwölf Zylinder 14 in einer V-Konfiguration definiert. Jeder Zylinder 14 bildet eine Kompressionskammer und kann Brennstoff von einem Brennstoffsystem mit gemeinsamer Kraftstoffleitung bzw. Common-Rail-Brennstoffsystem 16 aufnehmen. Zum Beispiel kann eine erste Reihe 18 von Zylindern 14 strömungsmittelmäßig mit einer ersten gemeinsamen Brennstoffleitung bzw. Common-Rail 20 verbunden sein, während eine zweite Reihe 22 von Zylindern 14 strömungsmittelmäßig mit einer zweiten Common-Rail 24 verbunden sein kann. Die ersten und zweiten Common-Rails 20 und 24 können unter Druck gesetzten Brennstoff von einer Pumpen- und Leitungsanordnung 26 erhalten. Obwohl ein Common-Rail-Brennstoffsystem 16 gezeigt ist, sollte klar sein, dass jegliches Brennstoffsystem, das in der Lage ist, Brennstoff in jeden der Zylinder 14 während des Betriebs des Verbrennungsmotors 10 zu liefern, verwendet werden kann.
Der erste Verbrennungsmotor 10 beinhaltet auch ein Schmiersystem 28 mit einer Vielzahl von Schmierölgalerien 30, die durch den Motorblock 12 definiert sein können. Die Schmierölgalerien 30 können wie gezeigt parallel angeordnet sein und können Schmieröl von einer ersten austauschbaren Schmierölpumpe 32 aufnehmen. Insbesondere kann die erste austauschbare Schmierölpumpe 32 Öl aus einem Sumpf 34 ansaugen, das Öl unter Druck setzen und das unter Druck gesetzte Öl durch einen ersten Ölkühler 36 und einen oder mehrere Ölfilter 38 zirkulieren. Das Schmieröl wird dann entlang eines ersten Schmierdurchlasses 40 gepumpt, von dem Schmieröl an eine Anzahl von Motorkomponenten geliefert wird. Schmieröl kann auch durch die Schmierölgalerien 30 hindurchfließen, entlang denen eine Anzahl von zusätzlichen Motorkomponenten mit Schmieröl versorgt wird, und entlang eines zweiten Schmierdurchlasses 42. Nach dem Durchlaufen durch diesen Schmierkreislauf wird das Schmieröl zum Sumpf 34 zurückgeführt, wo es erneut zirkuliert werden kann.
Ein zweiter Verbrennungsmotor 50, der auch ein kompressionsgezündeter Motor sein kann, kann einen Motorblock 52 beinhalten, der sechzehn Zylinder 54 definiert, die in einer V-Konfiguration angeordnet sind und Kompressionskammern bilden. Der zweite Verbrennungsmotor 50 kann ebenfalls Brennstoff von einem Common-Rail-Brennstoffsystem 56 aufnehmen, wobei eine erste Reihe 58 von Zylindern 54 Brennstoff von einer ersten Common-Rail 60 aufnimmt und eine zweite Reihe 62 von Zylindern 54 Brennstoff von einer zweiten Common-Rail 64 aufnimmt. Die ersten und zweiten Common-Rails 60 und 64 können unter Druck gesetzten Brennstoff von einer Pumpen- und Leitungsanordnung 66 erhalten. Ein Schmiersystem 68 beinhaltet eine Vielzahl von Schmierölgalerien 70, die Schmieröl von einer zweiten austauschbaren Schmierölpumpe 72 erhalten. Die zweite austauschbare Schmierölpumpe 72 kann Öl aus einem Sumpf 74 ansaugen, das Öl unter Druck setzen und das unter Druck gesetzte Öl durch einen Ölkühler 76, einen oder mehrere Ölfilter 78, und entlang verschiedener Schmierpfade zirkulieren, die erste und zweite Schmierdurchlässe 80 und 82 und die Schmierölgalerien 70 beinhalten können, bevor das Öl zum Sumpf 34 zurückgeführt wird.
Die ersten und zweiten Verbrennungsmotoren 10 und 50 können in der Konstruktion im Wesentlichen ähnlich sein, und können, als Folge, eine Anzahl von ähnlichen Systemen und Komponenten beinhalten, die auf ähnliche Weise angeordnet sind. Obwohl nur Brennstoffsysteme 16 und 56 und Schmiersysteme 28 und 68 oben beschrieben wurden, sollte klar sein, dass zusätzliche Systeme und Komponenten, die in der Technik wohl bekannt sind, bei den ersten und zweiten Verbrennungsmotoren 10 und 50 vorgesehen werden können. Solche Motoren 10 und 50 können in Maschinenanwendungen auf der Straße oder im Gelände, in marinen Anwendungen oder bei Leistungserzeugungsanwendungen verwendet werden. Ein nennenswerter Unterschied zwischen dem ersten und zweiten Verbrennungsmotor 10 und 50 ist die Zylinderzahl. Insbesondere beinhaltet beispielsweise der erste Verbrennungsmotor 10 zwölf Zylinder 14, während der zweite Verbrennungsmotor 50 sechzehn Zylinder 54 beinhaltet. Daher können die Motoren 10 und 50 unterschiedliche Schmierungsanforderungen haben. Zum Beispiel kann der zweite Verbrennungsmotor 50 einen höheren Schmierungsbedarf haben als der erste Verbrennungsmotor 10. Motoren mit unterschiedlichen Schmierungsanforderungen aber der gleichen Anzahl von Zylindern fallen ebenfalls in den Umfang dieser Offenbarung.
Nun mit Bezug auf 2 ist eine austauschbare Schmierölpumpe 100 gezeigt, die mit den ersten und zweiten Verbrennungsmotoren 10 und 50 der 1 verwendet werden kann. Die austauschbare Schmierölpumpe 100 beinhaltet im Allgemeinen ein Pumpengehäuse 102 und eine Antriebswelle 104, die drehbar in einer Öffnung 106 durch das Pumpengehäuse 102 gelagert ist. Die austauschbare Schmierölpumpe 100 kann eine Zahnradpumpe sein und als solches kann ein innerer (nicht gezeigter) Zahnradsatz auf eine Drehung der Antriebswelle 104 hin gedreht werden. Es sollte jedoch klar sein, dass eine Vielzahl anderer Pumpen, die in der Lage sind, einen erforderlichen Fluss eines Schmieröls vorzusehen, ebenfalls verwendet werden kann. Das Pumpengehäuse 102 kann gemeinsame Pumpenmerkmale aufweisen, die beispielsweise Befestigungselemente 108 zum Befestigen der austauschbaren Schmierölpumpe 100 an einem der Motoren 10 und 50 beinhalten, und einen Schmierdurchlass 110, um die austauschbare Schmierölpumpe 100 strömungsmittelmäßig mit entweder dem Schmiersystem 28 oder 68 zu verbinden.
Ein erstes Ende 112 der Antriebswelle 104 sieht einen Antriebszahnradanbringungsort 114 vor. Insbesondere kann der Antriebszahnradanbringungsort 114 ein Ort sein, an dem ein Antriebszahnrad (das unten erläutert wird) angebracht werden kann, so dass es die Antriebswelle 104 dreht und daher die austauschbare Schmierölpumpe 100 antreibt. Das Pumpengehäuse 102 beinhaltet auch einen ersten Laufzahnradanbringungsort 116 und einen zweiten Laufzahnradanbringungsort 118. Die ersten und zweiten Laufzahnradanbringungsorte 116 und 118 sehen alternative Anbringungsorte für ein Laufzahnrad (wie unten diskutiert) vor, und können jeweils eine Öffnung einer Befestigungsbohrung 120, 122 durch eine Stummelwelleneingriffsfläche 124, 126 beinhalten. Jeder der ersten und zweiten Laufzahnradanbringungsorte 116 und 118 ist um eine gemeinsame Distanz von dem Antriebszahnradanbringungsort 114 entfernt angeordnet. Insbesondere ist der erste Laufzahnradanbringungsort 116 in einer ersten Distanz d₁ von dem Antriebszahnradanbringungsort 114 angeordnet und der zweite Laufzahnradanbringungsort 118 ist in einer zweiten Distanz d₂ von dem Antriebszahnradanbringungsort 114 angeordnet, und aus Gründen die unten beschrieben sind, sind die ersten und zweiten Distanzen d₁ und d₂ gleich.
Die austauschbare Schmierölpumpe 100 beinhaltet auch einen austauschbaren Zahnradsatz 128. Der austauschbare Zahnradsatz 128 beinhaltet ein kleines austauschbares Zahnrad 130 und ein großes austauschbares Zahnrad 132. Sowohl das kleine austauschbare Zahnrad 130 als auch das große austauschbare Zahnrad 132 können eine gemeinsame Anbringungsgeometrie beinhalten. Wie gezeigt kann beispielsweise jedes Zahnrad 130, 132 eine entsprechende Bohrung 134, 136 definieren, die eine zylindrische Fläche 138, 140 definiert. Es können jedoch alternative Anbringungsgeometrien, einschließlich einer Keilwellengeometrie, ebenfalls verwendet werden, abhängig von der spezifischen Anwendung. Weiter sind die Anbringungsflächen 138 und 140 des kleinen austauschbaren Zahnrades 130 und des großen austauschbaren Zahnrades 132 ähnlich bemessen, so dass sie austauschbar an dem Antriebszahnradanbringungsort 114, dem ersten Laufzahnradanbringungsort 116 oder dem zweiten Laufzahnradanbringungsort 118 angebracht werden können. Zum Beispiel kann die zylindrische Oberfläche 138 des kleinen austauschbaren Zahnrades 130 eine Distanz d₃ definieren, die gleich zu einer Distanz d₄ ist, die durch die zylindrische Fläche 140 des großen austauschbaren Zahnrades 132 definiert ist.
Das kleine austauschbare Zahnrad 130 oder das große austauschbare Zahnrad 132 können auf das Ende der Antriebswelle 104 an dem Antriebszahnradanbringungsort 114 pressgepasst bzw. aufgepresst sein. Das jeweils andere Zahnrad, d. h. das kleine austauschbare Zahnrad 130 oder das große austauschbare Zahnrad 132 kann an entweder dem ersten Laufzahnradanbringungsort 116 oder dem zweiten Laufzahnradanbringungsort 118 angebracht werden. Zum Beispiel kann jedes der kleinen oder großen austauschbaren Zahnräder 130, 132 mit einer (nicht gezeigten) Stummelwelle montiert sein und die Stummelwelle kann an einem der ersten oder zweiten Laufzahnradanbringungsorte 116, 118 unter Verwendung der entsprechenden Befestigungsbohrungen 120 und 122 befestigt sein. Gemäß einem bestimmten Beispiel kann eine (nicht gezeigte) Lagerhülse innerhalb der Bohrung 134, 136 von entweder dem kleinen austauschbaren Zahnrad 130 oder dem großen austauschbaren Zahnrad 132 pressgepasst sein und kann konfiguriert sein, sich auf einer fixen Stummelwelle zu drehen. Wie hierin beschrieben, wird eine Stummelwelle an genau einem der ersten und zweiten Laufzahnradanbringungsorte 116, 118 angebracht.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck ”austauschbare Schmierölpumpen” auf Pumpen, die gegenseitig anstelle voneinander verwendet werden können. Insbesondere kann jede austauschbare Schmierölpumpe, die hierin beschrieben ist, rekonfiguriert werden, sofern dies notwendig ist, und kann mit einer anderen austauschbaren Schmierölpumpe ausgetauscht werden. Auf ähnliche Weise ist jeder ”austauschbare Zahnradsatz” in der Lage, einen anderen austauschbaren Zahnradsatz zu ersetzen. Daher wird ”austauschbar”, so wie es hierin verwendet wird, gemäß seinem üblichen Gebrauch verwendet. Die Anwendbarkeit auf Schmierölpumpen und Zahnradsätze wird offensichtlicher mit der Beschreibung, die folgt.
Nun mit Bezug auf 3 wird die erste austauschbare Schmierölpumpe 32 gezeigt, die auf dem ersten Verbrennungsmotor 10 mit einer ersten Schmierungsanforderung installiert ist. Die erste austauschbare Schmierölpumpe 32 ist identisch zu und austauschbar mit der austauschbaren Schmierölpumpe 100 der 2 und beinhaltet somit im Allgemeinen ein Pumpengehäuse 150, einen Antriebszahnradanbringungsort 152, einen ersten Laufzahnradanbringungsort 154 und einen zweiten Laufzahnradanbringungsort 156. Die erste austauschbare Schmierölpumpe 32 ist mit einem ersten austauschbaren Zahnradsatz 158 gezeigt, der darauf gemäß einer ersten Konfiguration installiert ist. Der erste austauschbare Zahnradsatz 158 ist identisch zu und austauschbar mit dem austauschbaren Zahnradsatz 128, der in 2 gezeigt ist. Insbesondere beinhaltet der erste austauschbare Zahnradsatz 158 ein erstes kleines austauschbares Zahnrad 160 mit der gleichen Größe und Konfiguration wie das kleine austauschbare Zahnrad 130 des austauschbaren Zahnradsatzes 128 von 2, und ein erstes großes austauschbares Zahnrad 162 mit der gleichen Größe und Konfiguration wie das große austauschbare Zahnrad 132 der 2.
Gemäß der ersten Konfiguration ist das erste große austauschbare Zahnrad 162 des ersten austauschbaren Zahnradsatzes 158 an dem Antriebszahnradanbringungsort 152 angebracht und das erste kleine austauschbare Zahnrad 160 des ersten austauschbaren Zahnradsatzes 158 ist an dem ersten Laufzahnradanbringungsort 154 angebracht. Zum Beispiel kann das erste große austauschbare Zahnrad 162 auf eine Antriebswelle 164 an dem Antriebszahnradanbringungsort 152 pressgepasst sein. Das erste kleine austauschbare Zahnrad 160 kann mit einer Stummelwelle 166, wie oben beschrieben, montiert sein und die Stummelwelle 166 kann an dem ersten Laufzahnradanbringungsort 154 unter Verwendung eines Befestigungselementes 168 befestigt sein. Insbesondere kann, wie in der Querschnittsansicht der 4 gezeigt ist, das Befestigungselement 168 mittels Gewinde in Eingriff stehen mit Innengewinden einer Befestigungselementbohrung 180, so dass die Stummelwelle 166 eine Stummelwelleneingriffsfläche 182 kontaktiert.
Die erste austauschbare Schmierölpumpe 32 kann auch einen ersten Schmierdurchlass 184 beinhalten, der an dem ersten Laufzahnradanbringungsort 154 endet, wie in 4 gezeigt ist, und einen zweiten Schmierdurchlass 186, der an dem zweiten Laufzahnradanbringungsort 156 endet, wie in der Querschnittsansicht der 5 gezeigt ist. Es sollte klar sein, dass die ersten und zweiten Schmierdurchlässe 184 und 186 Schmieröl für Komponenten vorsehen, die an entweder dem ersten Laufzahnradanbringungsort 154 oder dem zweiten Laufzahnradanbringungsort 156 angebracht sind. Zum Beispiel kann der erste Schmierdurchlass 184 eine Schmierung für die Stummelwelle 166 vorsehen, wie beispielsweise entlang der gebohrten Durchlässe der Stummelwelle, und für das erste kleine austauschbare Zahnrad 160, gemäß der ersten Konfiguration. Weiter kann, da kein Zahnrad an dem zweiten Laufzahnradanbringungsort 156 angebracht ist, ein Stöpsel bzw. Verschluss 188 innerhalb des zweiten Schmierdurchlasses 186 angeordnet sein, wie in 5 gezeigt ist, um einen Fluss von Schmieröl hierdurch zu verhindern.
Nun mit Bezug auf 6 ist die zweite austauschbare Schmierölpumpe 72 gezeigt, die auf dem zweiten Verbrennungsmotor 50 mit einem zweiten Schmierungsbedarf gemäß einer zweiten Konfiguration installiert ist. Die zweite austauschbare Schmierölpumpe 72, die identisch ist zu und austauschbar mit der ersten austauschbaren Schmierölpumpe 32 und der austauschbaren Schmierölpumpe 100, die mit Bezug auf 2 beschrieben wurde, beinhaltet im Allgemeinen ein Pumpengehäuse 200, einen Antriebszahnradanbringungsort 202, einen ersten Laufzahnradanbringungsort 204 und einen zweiten Laufzahnradanbringungsort 206. Die zweite austauschbare Schmierölpumpe 72 ist mit einem zweiten austauschbaren Zahnradsatz 208 gezeigt, der darauf gemäß einer zweiten Konfiguration installiert ist. Der zweite austauschbare Zahnradsatz 208 ist identisch zu und austauschbar mit dem ersten austauschbaren Zahnradsatz 158 der 3 und dem zweiten austauschbaren Zahnradsatz 128, der in 2 gezeigt ist und beinhaltet ein zweites kleines austauschbares Zahnrad 210 und ein zweites großes austauschbares Zahnrad 212.
Gemäß der zweiten Konfiguration, ist das zweite kleine austauschbare Zahnrad 210 des zweiten austauschbaren Zahnradsatzes 208 an dem Antriebszahnradanbringungsort 202 angebracht und das zweite große austauschbare Zahnrad 212 des zweiten austauschbaren Zahnradsatzes 208 ist an dem zweiten Laufzahnradanbringungsort 206 angebracht. Insbesondere kann beispielsweise das zweite kleine austauschbare Zahnrad 210 auf einen Antriebswelle 214 an dem Antriebszahnradanbringungsort 202 pressgepasst sein. Das zweite große austauschbare Zahnrad 212 kann mit einer Stummelwelle 216 montiert sein und die Stummelwelle 216 kann an dem zweiten Laufzahnradanbringungsort 206 unter Verwendung eines Befestigungselementes 218 befestigt sein. Insbesondere kann, wie in der Querschnittsansicht der 7 gezeigt ist, das Befestigungselement 218 mittels Gewinden in Eingriff stehen mit den Innengewinden einer Befestigungselementbohrung 230, so dass die Stummelwelle 216 eine Stummelwelleneingriffsfläche 232 kontaktiert.
Die zweite austauschbare Schmierölpumpe 72 kann ebenfalls einen zweiten Schmierdurchlass 234, der an dem zweiten Laufzahnradanbringungsort 206 endet, wie in 7 gezeigt ist, und einen ersten Schmierdurchlass 236, der an dem ersten Laufzahnradanbringungsort 204 endet, wie in der Querschnittsansicht der 8 gezeigt ist, beinhalten. Es sollte klar sein, dass der zweite Schmierdurchlass 234 und der erste Schmierdurchlass 236 Schmieröl an die Komponenten liefern können, die an entweder dem zweiten Laufzahnradanbringungsort 206 oder dem ersten Laufzahnradanbringungsort 204 angebracht sind. Zum Beispiel kann der zweite Schmierdurchlass 234 Schmierung an die Stummelwelle 216 liefern, wie beispielsweise entlang innerer gebohrter Durchlässe, und an das zweite große austauschbare Zahnrad 212 gemäß der zweiten Konfiguration. Weiter kann, da kein Zahnrad an dem ersten Laufzahnradanbringungsort 204 gemäß der zweiten Konfiguration angebracht ist, ein Verschluss 238 innerhalb des ersten Schmierdurchlasses 236 angeordnet sein, wie in 8 gezeigt ist, um einen Fluss von Schmieröl hierdurch zu verhindern.
Nun mit Bezug auf 9 ist die zweite austauschbare Schmierölpumpe 72 gezeigt, die auf einem hinteren Ende 250 des zweiten Verbrennungsmotors 50 installiert ist. Insbesondere ist die zweite austauschbare Schmierölpumpe 72 mit dem zweiten Satz von austauschbaren Zahnrädern 208, die darauf gemäß der zweiten Konfiguration, die oben beschrieben ist, installiert ist, in Eingriff mit einem hinteren Zahnradstrang 252 gezeigt. Das zweite große austauschbare Zahnrad 212, das an dem zweiten Laufzahnradanbringungsort 206 angebracht ist, ist in Eingriff mit dem Zahnrad 254 des hinteren Zahnradstrangs angeordnet, welches ein Kurbelwellenzahnrad sein kann, das von einer Kurbelwelle angetrieben wird. Wie klar sein sollte könnte die erste austauschbare Schmierölpumpe 32 mit dem ersten austauschbaren Zahnradsatz 158, der darauf gemäß der ersten Konfiguration installiert ist, alternativ anstelle der zweiten austauschbaren Schmierölpumpe 72 angeordnet sein, und zwar ohne jegliche Modifikationen, um ein alternatives Übersetzungsverhältnis und damit eine alternative Flussrate vorzusehen. Dies wird erreicht durch Anordnen der ersten und zweiten Laufzahnradanbringungsorte 204 und 206 in einer gemeinsamen Distanz von dem Antriebszahnradanbringungsort 202 und durch Anordnen der ersten und zweiten Laufzahnradanbringungsorte 204 und 206, so dass gemäß sowohl der ersten Konfiguration als auch der zweite Konfiguration die Antriebs- und Laufzahnräder miteinander eingreifen werden und das Laufzahnrad mit dem geeigneten Zahnrad des Zahnradstrangs 252 in Eingriff stehen wird. Es sollte klar sein, dass die Übersetzungsverhältnisse die in der ersten Konfiguration und der zweiten Konfiguration vorgesehen werden, Kehrwerte von einander sind.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Offenbarung kann auf unterschiedlich bemessene Verbrennungsmotoren und/oder Motoren mit unterschiedlichen Schmieranforderungen anwendbar sein. Weiter kann die vorliegende Offenbarung insbesondere auf eine austauschbare Schmierölpumpe zur Verwendung mit jeglichem der zuvor erwähnten Motoren anwendbar sein. Weiterhin kann die vorliegende Offenbarung auf eine austauschbare Schmierölpumpe und einen austauschbaren Zahnradsatz mit einer ersten Konfiguration für einen Verbrennungsmotor mit einer ersten Schmierungsanforderung anwendbar sein, wie beispielsweise einen Motor mit einer kleinen Anzahl von Zylindern, und mit einer zweiten Konfiguration für einen Verbrennungsmotor mit einer zweiten Schmierungsanforderung, wie beispielsweise einen Motor mit einer großen Anzahl von Zylindern.
Allgemein mit Bezug auf die 1–9 und insbesondere das Ausführungsbeispiel der 6 beinhaltet eine austauschbare Schmierölpumpe 100 allgemein ein Pumpengehäuse 102 und eine Antriebswelle 104, die drehbar in einer Öffnung 106 durch das Pumpengehäuse 102 gelagert ist. Ein erstes Ende 112 der Antriebswelle 104 sieht einen Antriebszahnradanbringungsort 114 vor. Das Pumpengehäuse 102 beinhaltet auch einen ersten Laufzahnradanbringungsort 116 und einen zweiten Laufzahnradanbringungsort 118, die beide in einer gemeinsamen Distanz von dem Antriebszahnradanbringungsort 114 angeordnet sind. Die austauschbare Schmierölpumpe 100 beinhaltet auch einen austauschbaren Zahnradsatz 128, der ein kleines austauschbares Zahnrad 130 und ein großes austauschbares Zahnrad 132 beinhaltet.
Erste und zweite Verbrennungsmotoren 10 und 50 können eine Anzahl ähnlicher Komponenten beinhalten und können im Wesentlichen ähnlich in der Konstruktion sein, wobei die Zylinderzahl ein erkennbarer Unterschied ist. Zum Beispiel kann der Verbrennungsmotor 10 einen Motorblock 12 beinhalten, der zwölf Zylinder 14 definiert, während der zweite Verbrennungsmotor 50 einen Motorblock beinhaltet, der sechzehn Zylinder 54 definiert. Folglich haben die Motoren 10 und 50 unterschiedliche Schmierungsanforderungen. Zum Beispiel kann der erste Verbrennungsmotor 10 eine erste Schmierungsanforderung haben, während der zweite Verbrennungsmotor 50 eine zweite Schmierungsanforderung hat, die sich von der ersten Schmierungsanforderung unterscheidet. Zusätzlich zu den verschiedenen Zylinderzahlen gibt es zusätzliche Gründe, warum die ersten und zweiten Verbrennungsmotoren 10 und 50 verschiedene Schmierungsanforderungen haben können. Zum Beispiel können die Motoren 10 und 50 verschiedene und/oder zusätzliche Systeme oder Komponenten mit unterschiedlichen Schmierungsbedürfnissen haben.
Ein Verfahren zum Herstellen von zwei Verbrennungsmotoren mit unterschiedlichen Schmierungsanforderungen, wie beispielsweise den ersten und zweiten Verbrennungsmotoren 10 und 50, beinhaltet ein erstes Bestimmen, welche Größe eines Motors hergestellt wird und/oder das Bestimmen der Schmierungsanforderungen des Motors. Als nächstes kann eine erste austauschbare Schmierölpumpe 32 auf dem ersten Verbrennungsmotor 10 mit einer ersten Schmierungsanforderung installiert werden und eine zweite austauschbare Schmierölpumpe 72 kann auf dem zweiten Verbrennungsmotor 50 mit einer zweiten Schmierungsanforderung installiert werden. Sowohl die erste als auch die zweite austauschbare Schmierölpumpe 32 und 72 sind identisch und austauschbar. Jede beinhaltet jeweils ein Pumpengehäuse 150, 200 mit einem Antriebszahnradanbringungsort 162, 202, einem ersten Laufzahnradanbringungsort 154, 204 und einem zweiten Laufzahnradanbringungsort 156, 206.
Für den ersten Verbrennungsmotor 10 mit der ersten Schmierungsanforderung beinhaltet das Installieren der ersten austauschbaren Schmierölpumpe 32 das Installieren eines ersten austauschbaren Zahnradsatzes 158 auf der ersten austauschbaren Schmierölpumpe 32. Ein erstes großes austauschbares Zahnrad 162 des ersten austauschbaren Zahnradsatzes 158 wird an dem Antriebszahnradanbringungsort 152 der ersten austauschbaren Schmierölpumpe 32 angebracht, so dass es als ein Antriebszahnrad dient, und ein zweites kleines austauschbares Zahnrad 160 wird an dem ersten Laufzahnradanbringungsort 154 der ersten austauschbaren Schmierölpumpe 32 angebracht, so dass es als ein Laufzahnrad dient. Insbesondere kann das erste große austauschbare Zahnrad 162 an dem Antriebszahnradanbringungsort 152 der ersten austauschbaren Schmierölpumpe 32 pressgepasst sein. Weiter kann das erste kleine austauschbare Zahnrad 160 mit einer Stummelwelle 166 montiert sein. Die erste Stummelwelle 166 kann an dem ersten Laufzahnradanbringungsort 154 der ersten austauschbaren Schmierölpumpe 32 befestigt sein. Ein zweiter Schmierungsdurchlass 186, der an dem zweiten Laufzahnradanbringungsort 156 endet, kann verschlossen sein, um den Fluss des Schmieröls zu dem nicht verwendeten Laufzahnradanbringungsort 156 zu blockieren.
Die erste austauschbare Schmierölpumpe 32 mit dem gemäß der ersten Konfiguration darauf installierten ersten austauschbaren Zahnradsatz 158 kann auf dem ersten Verbrennungsmotor 10 installiert sein, um eine Schmierung gemäß der ersten Schmierungsanforderung vorzusehen. Insbesondere kann das Antriebsverhältnis, das durch die erste Konfiguration vorgesehen wird, die erwünschte Flussrate für den ersten Verbrennungsmotor 10 mit der kleinen Anzahl von Zylindern 14, wie beispielsweise zwölf Zylindern 14, vorsehen. Gemäß einem bestimmten Ausführungsbeispiel kann die austauschbare Schmierölpumpe 32 eine Flussrate zwischen ungefähr 325 Litern pro Minute (Ipm) und 375 Litern pro Minute vorsehen und kann mit einem Antriebsverhältnis von ungefähr 1,0 konfiguriert sein.
Für den zweiten Verbrennungsmotor 50 mit der großen Anzahl von Zylindern 54 beinhaltet das Installieren der zweiten austauschbaren Schmierölpumpe 72 das Installieren eines zweiten austauschbaren Zahnradsatzes 208 an der zweiten austauschbaren Schmierölpumpe 72. Ein zweites austauschbares Zahnrad 210 des zweiten austauschbaren Zahnradsatzes 208 ist an dem Antriebszahnradanbringungsort 202 der zweiten austauschbaren Schmierölpumpe 72 angebracht, um als Antriebszahnrad zu dienen, und ein zweites großes austauschbares Zahnrad 212 ist an dem zweiten Laufzahnradanbringungsort 206 der zweiten austauschbaren Schmierölpumpe 72 angebracht, um als ein Laufzahnrad zu dienen. Insbesondere ist das erste kleine austauschbare Zahnrad 210 an dem Antriebszahnradanbringungsort 202 pressgepasst. Weiter ist das zweite große austauschbare Zahnrad 212 mit einer zweiten Stummelwelle 206 montiert. Die zweite Stummelwelle 216 ist an dem zweiten Laufradanbringungsort 206 angebracht. Ein erster Schmierdurchlass 236, der an dem ersten Laufzahnradanbringungsort 204 endet, kann verschlossen sein, um den Fluss des Schmieröls zu dem nicht verwendeten Laufzahnradanbringungsort 204 zu blockieren.
Die zweite austauschbare Schmierölpumpe 72 mit dem gemäß der zweiten Konfiguration darauf installierten zweiten austauschbaren Zahnradsatz 208 kann auf dem zweiten Verbrennungsmotor 50 installiert sein, um eine Schmierung gemäß der zweiten Schmierungsanforderung vorzusehen. Insbesondere kann das Antriebsverhältnis, das durch die zweite Konfiguration vorgesehen wird, die erwünschte Flussrate für den zweiten Verbrennungsmotor 50 mit der großen Anzahl von Zylindern 54, wie beispielsweise sechzehn Zylindern 54, vorsehen. Gemäß einem bestimmten Ausführungsbeispiel kann die zweite austauschbare Schmierölpumpe 72 eine Flussrate zwischen ungefähr 450 Litern pro Minute (Ipm) und 500 Litern pro Minute vorsehen und kann mit einem Antriebsverhältnis von ungefähr 1,5 konfiguriert sein.
Wie klar sein sollte suchen Motorhersteller stets nach Wegen, Kosten zu reduzieren. Ein möglicher Weg Kosten zu reduzieren kann darin liegen, eine austauschbare Schmierölpumpe und einen austauschbaren Zahnradsatz mit verschiedenen Konfigurationen zu verwenden, wie hierin beschrieben ist, um die unterschiedlichen Schmierungsanforderungen zu erfüllen. Zum Beispiel können, wie oben beschrieben, Motoren mit unterschiedlichen Anzahlen von Zylindern unterschiedliche Schmierungsanforderungen haben. Die austauschbare Schmierölpumpe und der austauschbare Zahnradsatz können konfiguriert sein, wie beispielsweise gemäß der ersten oder zweiten Konfiguration, um die verschiedenen Schmierungsanforderungen zu erfüllen und können dies mit einer verringerten Zahl von Teilen machen. Weiter kann, durch Ermöglichen einer verringerten Anzahl von Teilen, eine solche Lösung die Montage- und Wartungskosten reduzieren, indem die Zeit und die Fähigkeiten, die für die Montage und Reparatur erforderlich sind, minimiert werden und dies kann zu geringeren Problemen bei der Lagerhaltung führen.
Es sollte klar sein, dass die obige Beschreibung lediglich zu veranschaulichenden Zwecken vorgesehen ist und sie soll den Umfang der vorliegenden Offenbarung auf keine Weise einschränken. Daher wird der Fachmann erkennen, dass andere Aspekte der Offenbarung aus einem Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der angehängten Ansprüche erhalten werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7047838 [0002]

Claims

Austauschbare Schmierölpumpe (32, 72, 100) zur Verwendung mit zwei Verbrennungsmotoren (10, 50) mit unterschiedlichen Schmierungsanforderungen, die Folgendes aufweist: ein Pumpengehäuse (102, 150, 200); eine Antriebswelle (104, 164, 214), die drehbar in einer Öffnung (106) durch das Pumpengehäuse (102, 150, 200) gelagert ist, wobei ein erstes Ende (112) der Antriebswelle (104, 164, 214) einen Antriebszahnradanbringungsort (114, 152, 202) vorsieht; einen ersten Laufzahnradanbringungsort (116, 154, 204) des Pumpengehäuses (102, 150, 200), der in einer gemeinsamen Distanz von dem Antriebszahnradanbringungsort (114, 152, 202) angeordnet ist; einen zweiten Laufzahnradanbringungsort (118, 156, 206) des Pumpengehäuses (102, 150, 200), der in der gemeinsamen Distanz von dem Antriebszahnradanbringungsort (114, 152, 202) angeordnet ist; und einen Satz von austauschbaren Zahnrädern (128, 158, 208), der ein kleines austauschbares Zahnrad (130, 160, 210) und ein großes austauschbares Zahnrad (132, 162, 212) beinhaltet; wobei eine erste Konfiguration für einen ersten Verbrennungsmotor (10) mit einer ersten Schmierungsanforderung das große austauschbare Zahnrad (162) beinhaltet, das an dem Antriebszahnradanbringungsort (152) angebracht ist und das kleine austauschbare Zahnrad (160) beinhaltet, das an dem ersten Laufzahnradanbringungsort (154) angebracht ist; wobei eine zweite Konfiguration für einen zweiten Verbrennungsmotor (50) mit einer zweiten Schmierungsanforderung das kleine austauschbare Zahnrad (210) beinhaltet, das an dem Antriebszahnradanbringungsort (202) angebracht ist und das große austauschbare Zahnrad (210) beinhaltet, das an dem zweiten Laufzahnradanbringungsort (206) angebracht ist.
Austauschbare Schmierölpumpe (32, 72, 100) nach Anspruch 1, die weiter einen ersten Schmierdurchlass (40, 184, 236) beinhaltet, der an dem ersten Laufzahnradanbringungsort (116, 154, 204) endet und einen zweiten Schmierdurchlass (42, 186, 234) beinhaltet, der an dem zweiten Laufzahnradanbringungsort (118, 156, 206) endet.
Austauschbare Schmierölpumpe (32, 72, 100) nach Anspruch 2, die weiter einen Verschluss (188, 238) beinhaltet, der innerhalb des ersten Schmierdurchlasses (40, 184, 236) oder des zweiten Schmierdurchlasses (42, 186, 234) angeordnet ist.
Austauschbare Schmierölpumpe (32, 72, 100) nach Anspruch 1, wobei das kleine austauschbare Zahnrad (130, 160, 210) und das große austauschbare Zahnrad (132, 162, 212) eine gemeinsame Anbringungsgeometrie aufweisen.
Zwei Verbrennungsmotoren (10, 50) mit unterschiedlichen Schmierungsanforderungen, die Folgendes aufweisen: einen ersten Verbrennungsmotor (10) mit einer ersten Schmierungsanforderung; einen zweiten Verbrennungsmotor (50) mit einer zweiten Schmierungsanforderung; erste und zweite austauschbare Schmierölpumpen (32, 72, 100), die identisch und austauschbar sind und jeweils ein Pumpengehäuse (102, 150, 200) mit einem Antriebszahnradanbringungsort (114, 152, 202), einem ersten Laufzahnradanbringungsort (116, 154, 204) und einem zweiten Laufzahnradanbringungsort (118, 156, 206) beinhalten; und erste und zweite Sätze von austauschbaren Zahnrädern (128, 158, 208), die identisch und austauschbar sind und jeweils ein kleines austauschbares Zahnrad (130, 160, 210) und ein großes austauschbares Zahnrad (132, 162, 212) beinhalten; wobei die erste austauschbare Schmierölpumpe (32) auf dem ersten Verbrennungsmotor (10) installiert ist und eine erste Konfiguration hat, wobei das große austauschbare Zahnrad (162) des ersten Satzes von austauschbaren Zahnrädern (158) an dem Antriebszahnradanbringungsort (152) angebracht ist und das kleine austauschbare Zahnrad (160) des ersten Satzes von austauschbaren Zahnrädern (158) an dem ersten Laufzahnradanbringungsort (154) angebracht ist; wobei die zweite austauschbare Schmierölpumpe (72) auf dem zweiten Verbrennungsmotor (50) installiert ist und eine zweite Konfiguration hat, wobei das kleine austauschbare Zahnrad (210) des zweiten Satzes von austauschbaren Zahnrädern (208) an dem Antriebszahnradanbringungsort (202) angebracht ist und das große austauschbare Zahnrad (212) des zweiten Satzes von austauschbaren Zahnrädern (208) an dem zweiten Laufzahnradanbringungsort (206) angebracht ist.
Zwei Verbrennungsmotoren (10, 50) nach Anspruch 5, wobei der erste Laufzahnradanbringungsort (154, 204) und der zweite Laufzahnradanbringungsort (156, 206) in einer gemeinsamen Distanz von dem Antriebszahnradanbringungsort (152, 202) angeordnet sind, und zwar für sowohl die erste austauschbare Schmierölpumpen (32) als auch die zweite austauschbare Schmierölpumpe (72).
Zwei Verbrennungsmotoren (10, 50) nach Anspruch 5, wobei das kleine austauschbare Zahnrad (160, 210) und das große austauschbare Zahnrad (162, 212) von sowohl dem ersten Satz von austauschbaren Zahnrädern (158) als auch dem zweiten Satz von austauschbaren Zahnrädern (208) eine gemeinsame Anbringungsgeometrie beinhalten.
Zwei Verbrennungsmotoren (10, 50) nach Anspruch 7, wobei die gemeinsame Anbringungsgeometrie eine zylindrische Fläche beinhaltet.
Verfahren zum Herstellen von zwei Verbrennungsmotoren (10, 50) mit unterschiedlichen Schmierölanforderungen, das die folgenden Schritte aufweist: Installieren einer ersten austauschbaren Schmierölpumpe (32) auf einem ersten Verbrennungsmotor (10) mit einer ersten Schmierungsanforderung; und Installieren einer zweiten austauschbaren Schmierölpumpe (72) auf einem zweiten Verbrennungsmotor (50) mit einer zweiten Schmierungsanforderung; wobei das Installieren der ersten austauschbaren Schmierölpumpe (32) das Anbringen eines ersten großen austauschbaren Zahnrades (162) an einem Antriebszahnradanbringungsort (152) der ersten austauschbaren Schmierölpumpe (32) beinhaltet, und das Anbringen eines ersten kleinen austauschbaren Zahnrades (160) an einem ersten Laufzahnradanbringungsort (154) der ersten austauschbaren Schmierölpumpe (32) beinhaltet; wobei das Installieren der zweiten austauschbaren Schmierölpumpe (72) das Anbringen eines zweiten kleinen austauschbaren Zahnrades (210) an einem Antriebszahnradanbringungsort (202) der zweiten austauschbaren Schmierölpumpe (72) beinhaltet, und das Anbringen eines zweiten großen austauschbaren Zahnrades (212) an einem zweiten Laufzahnradanbringungsort (206) der zweiten austauschbaren Schmierölpumpe (72) beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Installieren der ersten austauschbaren Schmierölpumpe (32) weiter das Verschließen eines zweiten Schmierdurchlasses (186) beinhaltet, der an einem zweiten Laufzahnradanbringungsort (156) der ersten austauschbaren Schmierölpumpe (32) endet, und wobei das Installieren der zweiten austauschbaren Schmierölpumpe (72) weiter das Verschließen des ersten Schmierdurchlasses (236) beinhaltet, der an einem ersten Laufzahnradanbringungsort (204) der zweiten austauschbaren Schmierölpumpe (72) endet.