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Die Erfindung betrifft eine Lagerungsanordnung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Eine solche Lagerungsanordnung ist der
DE 1 041 291 A als bekannt zu entnehmen. Bei dieser Lagerungsanordnung ist die Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine an wenigstens einer Lagerstelle unter Vermittlung zumindest eines die Abtriebswelle in deren Umfangsrichtung zumindest bereichsweise umgebenden Lagerelements um eine Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar an einem gehäusefesten Lagersegment gelagert. Dabei ist zumindest ein sich zumindest teilweise in dem Lagersegment erstreckender und wenigstens eine Auslassöffnung aufweisender Schmiermittelkanal vorgesehen, über dessen Auslassöffnung das Lagerelement mit Schmiermittel versorgbar ist.
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Ferner offenbart die
DE 10 2010 055 091 A1 eine Lagerungsanordnung einer Kurbelwelle an einem Lagerteil für eine Hubkolbenmaschine, bei welcher die Kurbelwelle in axialer Richtung zumindest mittelbar über wenigstens eine Anlauffläche der Kurbelwelle an dem Lagerteil gelagert ist. Die Anlauffläche weist dabei zumindest eine Nut zur Führung von Schmiermittel auf.
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Es hat sich gezeigt, dass die herkömmliche Versorgung des Lagerelements mit Schmiermittel insofern nachteilhaft ist, als zu viel Schmiermittel in das Lagerelement gelangen kann. Dies führt zu Verlusten, da die relativ hohe Menge an Schmiermittel verdrängt werden muss.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lagerungsanordnung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass eine besonders verlustarme Lagerung der Abtriebswelle am Gehäuse realisierbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Lagerungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Lagerungsanordnung einer Abtriebswelle an einem Gehäuse einer Verbrennungskraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, bei welcher eine besonders verlustarme Lagerung der Abtriebswelle an dem Gehäuse sowie gleichzeitig eine sichere Versorgung des Lagerelements mit Schmiermittel, insbesondere Schmieröl, realisierbar sind, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Auslassöffnung auf einen in axialer Richtung an die Lagerstelle angrenzenden und sich zumindest im Wesentlichen schräg oder senkrecht zur axialen Richtung erstreckenden Wandungsbereich der Abtriebswelle ausgerichtet ist, wobei der Wandungsbereich über die Auslassöffnung mit Schmiermittel anspritzbar ist. Das Lagerelement ist mit einem Teil des an dem Wandungsbereich angespritzten und infolge des Anspritzens von dem Wandungsbereich abprallenden Schmiermittels versorgbar.
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Mittels der erfindungsgemäßen Lagerungsanordnung ist eine besonders vorteilhafte Versorgung des Lagerelements und wenigstens eines weiteren, mit Schmiermittel zu versorgenden Elements der Verbrennungskraftmaschine realisierbar. Dabei ist es einerseits möglich, einen besonders hohen Druck des Schmiermittels zu realisieren, d. h. das Schmiermittel mit einem besonders hohen Druck und entsprechend mit einem hohen Volumen- oder Massenstrom zu fördern. Andererseits gelangt nur ein hinreichend geringer Teil des aufgrund des hohen Drucks mit einem hohen Volumen- bzw. Massenstrom aus der Auslassöffnung austretenden Schmiermittels zu dem Lagerelement, da lediglich ein Teil des Schmiermittels zum Lagerelement gelangt und ein anderer Teil insbesondere aufgrund einer Rotation der Abtriebswelle nicht zum Lagerelement, sondern an wenigstens eine anderweitige Stelle der Verbrennungskraftmaschine gelangt.
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Aufgrund der nur geringen jedoch für die Schmierung und/oder Kühlung hinreichenden Menge des zum Lagerelement gelangenden Schmiermittels können Reibleistungen an der Lagerstelle gering gehalten werden, da eine von dem Lagerelement zu verdrängende Schmiermittelmenge sehr gering ist.
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Zur Realisierung einer besonders reibungsarmen Lagerung der Abtriebswelle ist das Lagerelement als Wälzlagerelement ausgebildet. Dadurch ist eine reibungs- und verlustarme Wälzlagerung der Abtriebswelle über das Lagersegment am Gehäuse geschaffen.
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Bei dem Lagersegment kann es sich um ein vom Gehäuse separat hergestelltes Lagersegment handeln, welches mit dem Gehäuse verbunden ist. Bei dem Lagersegment handelt es sich beispielsweise um einen Lagerdeckel oder einen vom Gehäuse separat ausgebildeten Lagerstuhl. Alternativ kann das Lagersegment einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet sein.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 ausschnittsweise eine schematische Längsschnittansicht einer Lagerungsanordnung einer Abtriebswelle in Form einer Kurbelwelle an einem Gehäuse einer Verbrennungskraftmaschine, bei welcher die Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine über zumindest ein korrespondierendes Lagerelement an dem Gehäuse gelagert ist, wobei das Lagerelement derart mit Schmiermittel versorgbar ist, dass ein sich schräg oder senkrecht zur axialen Richtung erstreckender Wandungsbereich der Abtriebswelle mit Schmiermittel angespritzt wird; und
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2 ausschnittsweise eine schematische perspektivische Längsschnittansicht der Lagerungsanordnung.
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1 und 2 zeigen eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Lagerungsanordnung einer Abtriebswelle in Form einer Kurbelwelle 12 an einem in 1 nicht erkennbaren Kurbelgehäuse einer als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens. Bei der Lagerungsanordnung 10 ist die Kurbelwelle 12 an wenigstens einer Lagerstelle 14 unter Vermittlung eines Lagerelements 16 an einem Lagersegment 18 und über das Lagersegment 18 an dem Kurbelgehäuse gelagert. Das Lagersegment 18 kann dabei einstückig mit dem Kurbelgehäuse ausgebildet sein. Alternativ dazu handelt es sich bei dem Lagersegment 18 um ein separat vom Kurbelgehäuse hergestelltes Lagersegment, welches mit dem Kurbelgehäuse verbunden, beispielsweise verschraubt ist.
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Das Lagerelement 16 ist vorliegend als Wälzlagerelement ausgebildet und umfasst eine Mehrzahl von Wälzkörpern, von denen in 1 und 2 ein Wälzkörper 20 erkennbar ist. Der Wälzkörper 20 bzw. die Wälzkörper sind vorliegend als Zylinderrollen ausgebildet, so dass es sich bei dem Lagerelement 16 um ein Zylinderrollenlager handelt. Über das Lagerelement 16 ist die Kurbelwelle 12 um eine Drehachse relativ zu dem Kurbelgehäuse drehbar an dem Kurbelgehäuse gelagert. Das Lagerelement 16 umgibt die Kurbelwelle 12 und insbesondere ihren Wellenzapfen 24 in Umfangsrichtung der Kurbelwelle 12 zumindest bereichsweise.
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Aus 1 und 2 ist ferner ein Lagerkäfig 22 des Lagerelements 16 erkennbar. Mittels des Lagerkäfigs 22 sind die einzelnen Wälzkörper in einem jeweiligen Abstand zueinander gehalten.
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Wie ferner zu erkennen ist, umfasst das Lagerelement 16 weder einen mit dem Lagersegment 18 korrespondierenden Außenring noch einen mit der Kurbelwelle 12 korrespondierenden Innenring. Vorliegend ist durch den Wellenzapfen 24 der Kurbelwelle 12 eine außenumfangsseitige Lagerfläche 26 der Kurbelwelle 12 gebildet, wobei die Lagerfläche 26 der Lagerstelle 14 zugeordnet ist.
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Durch das Lagersegment 18 ist eine innenumfangsseitige Lagerfläche 28 der Lagerstelle 14 gebildet. Die Wälzkörper befinden sich dabei in unmittelbarer Stützanlage mit den Lagerflächen 26, 28. Mit anderen Worten rollen die Wälzkörper direkt auf den Lagerflächen 26, 28 ab. Hierdurch ist eine besonders verlustarme sowie bauraumgünstige Wälzlagerung der Kurbelwelle 12 am Gehäuse geschaffen.
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Um die Lagerstelle 14 zu schmieren und zu kühlen, wird dem Lagerelement 16 – wie durch eine strichpunktierte Linie 30 und eine gestrichelte Linie 32 dargestellt ist – Schmiermittel in Form von Schmieröl zugeführt.
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Dazu ist ein sich zumindest teilweise in dem Lagersegment 18 erstreckender Schmiermittelkanal 34 vorgesehen, welche reine in 1 und 2 nicht erkennbare Auslassöffnung aufweist. Über diese Auslassöffnung ist das Lagerelement 16 mit Schmieröl versorgbar. Wie insbesondere aus 1 erkennbar ist, schließt sich in axialer Richtung zumindest zu einer Seite hin an die Lagerstelle 14 eine Kurbelwange 36 der Kurbelwelle 12 an.
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Die Kurbelwange 36 weist eine Wandung 38 auf, welche in Wandungsbereichen zumindest im Wesentlichen schräg und in anderen Wandungsbereichen zumindest im Wesentlichen senkrecht zur axialen Richtung, d. h. zur Drehachse der Kurbelwelle 12 verläuft. Die strichpunktierte Linie 30 veranschaulicht vorliegend eine Strömung des Schmieröls aus dem Schmiermittelkanal 34 durch die Auslassöffnung heraus. Wie anhand der strichpunktierten Linie 30 zu erkennen ist, ist die Auslassöffnung auf einen sich zumindest im Wesentlichen schräg zur axialen Richtung erstreckenden und mit 40 bezeichneten der Wandungsbereiche der Wandung 38 ausgerichtet.
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Dieser Wandungsbereich 40 ist nun über die Auslassöffnung mit Schmieröl aus dem Schmiermittelkanal 34 anspritzbar, wobei das Lagerelement 16 mit einem Teil des an den Wandungsbereich 40 angespritzten und infolge des Anspritzens von dem Wandungsbereich 40 abprallenden Schmieröls versorgbar ist. Mit anderen Worten prallt das gegen den Wandungsbereich 40 gespritzte Schmieröl ab und gelangt zu einem Teil in das Lagerelement 16 und zu einem anderen Teil aufgrund des Abprallens und aufgrund der Rotation der Kurbelwelle 12 in einen als Kurbelraum 42 bezeichneten Aufnahmeraum des Kurbelgehäuses, wobei die Kurbelwelle 12 zumindest bereichsweise in dem Kurbelraum 42 aufgenommen ist.
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Dadurch kann einerseits eine sichere Versorgung des Lagerelements 16 und der Lagerstelle 14 mit Schmieröl gewährleistet werden, so dass die Lagerstelle 14 geschmiert und gekühlt wird. Andererseits kann die in das Lagerelement 16 gelangende Menge des Schmieröls gering gehalten werden, so dass die Menge des Schmieröls, welche von dem Lagerelement 16 bzw. ihren Wälzkörpern zu verdrängen ist, in einem geringen Rahmen gehalten werden kann. Dies führt zu einer besonders verlustarmen Lagerung der Kurbelwelle 12 am Kurbelgehäuse.
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Der Schmiermittelkanal 34 kann dabei als wenigstens eine Bohrung ausgebildet sein. Der Schmiermittelkanal 34 kann zumindest in einem Teilbereich seiner Erstreckung eine zumindest im Wesentlichen konstanten, von dem Schmieröl zu durchströmenden Querschnitt aufweisen. Der Schmiermittelkanal 34 kann auch in einem Teilbereich als Drossel oder als Drüse und somit als Ölspritzdüse ausgebildet sein.
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Ist der Schmiermittelkanal 34 beispielsweise als Düse ausgebildet, so weist er in einem Teilbereich einen sich in Strömungsrichtung des Schmieröls durch den Schmiermittelkanal 34 verjüngenden und von dem Schmieröl zu durchströmenden Strömungsquerschnitt auf, wobei beispielsweise die Auslassöffnung den geringsten Strömungsquerschnitt der Düse aufweist. Mit anderen Worten mündet die Düse über die Auslassöffnung in den Kurbelraum 42.
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Wie durch die Linien 30, 32 angedeutet ist, wird der Wandungsbereich 40 unter einem vorgebbaren Winkel mit dem Schmieröl angespritzt, wobei dieser Winkel von der axialen Richtung, d. h. von der Drehachse und der Ausströmrichtung des Schmieröls beim Ausströmen aus dem Schmiermittelkanal 34 über die Auslassöffnung eingeschlossen wird. Da die Ausströmrichtung durch die Linie 30 veranschaulicht wird, wird der Winkel somit von der Drehachse und von der Linie 30 eingeschlossen. Wie zu erkennen ist, ist der Winkel größer als 0 und kleiner als 90 Grad. Durch entsprechende Ausgestaltung dieses Winkels kann das Verhalten des Schmieröls beim Anspritzen an den Wandungsbereich 40 und beim Abprallen von diesem eingestellt werden, so dass dadurch eingestellt werden kann, wie viel Schmiermittel in das Lagerelement 16 gelangt und wie viel Schmiermittel in den Kurbelraum 42 gelangt. Die Linie 30 korrespondiert dabei mit einer Strömungsrichtung des Schmieröls durch den und aus dem Schmiermittelkanal, so dass die Strömungsrichtung entsprechend schräg zur axialen Richtung verläuft.
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Durch diese Versorgung des Lagerelements 16 mit Schmieröl können auch Führungselemente wie Nuten, Kanäle und/oder dergleichen zum Führen von Schmieröl vermieden werden. Gleichzeitig kann das Schmieröl mit einem besonders hohen Druck beispielsweise durch einen mit dem Schmiermittelkanal 34 fluidisch verbundenen Hauptölkanal gefördert werden, so dass wenigstens ein anderweitiges Element der Verbrennungskraftmaschine mit einer großen Menge an Schmieröl versorgt werden kann. Mit anderen Worten ist es durch den hohen Druck möglich, einen besonders hohen Volumen- bzw. Massenstrom durch den Hauptölkanal zu erzeugen. Gleichzeitig kann durch die entsprechende Ausgestaltung der Lagerungsanordnung 10 die in das Lagerelement 16 gelangende Menge des Schmieröls auf einfache Weise gering gehalten werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Lagerungsanordnung
- 12
- Kurbelwelle
- 14
- Lagerstelle
- 16
- Lagerelement
- 18
- Lagersegment
- 20
- Wälzkörper
- 22
- Lagerkäfig
- 24
- Wellenzapfen
- 26
- Lagerfläche
- 28
- Lagerfläche
- 30
- Strichpunktierte Linie
- 32
- gestrichelte Linie
- 34
- Schmiermittelkanal
- 36
- Kurbelwange
- 38
- Wandung
- 40
- Wandungsbereich
- 42
- Kurbelraum
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 1041291 A [0002]
- DE 102010055091 A1 [0003]
