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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität aus der am 18. Oktober 2011 eingereichten US-Patentanmeldung Seriennr. 61/548524, die hierdurch durch Bezugnahme vollumfänglich hierin aufgenommen ist.
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft Verbrennungsmotoren und insbesondere Pumpenbaugruppen für Verbrennungsmotoren.
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HINTERGRUND
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Verbrennungsmotoren umfassen typischerweise eine Ölpumpe und eine Unterdruckpumpe. Die Ölpumpe ist ausgelegt, um druckbeaufschlagtes Öl zu pumpen, um verschiedene Teile des Motors zu schmieren und/oder um Arbeitsfluid für Aktoren in dem Motor zuzuführen. Die Unterdruckpumpe ist ausgelegt, um einen Unterdruck vorzusehen, der darauf gerichtet ist, den Betrieb verschiedener Vorrichtungen in einem Fahrzeug, wie etwa von Bremsen oder Aktoren, zu unterstützen.
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In manchen Fällen werden die Ölpumpe und die Unterdruckpumpe von einem gemeinsam genutzten Antriebsmechanismus angetrieben. Die Anordnung und Ausrichtung der Pumpen und des Antriebsmechanismus kann komplex sein und kann beim Einbau in modernen Kompaktwägen mit kleineren Motorräumen ein Problem darstellen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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In einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst eine Baugruppe für einen Verbrennungsmotor eine Kurbelwelle, einen mit der Kurbelwelle gekoppelten Antriebsmechanismus und eine von dem Antriebsmechanismus betätigte Ölpumpe. Der Motor umfasst auch eine von dem Antriebsmechanismus betätigte Unterdruckpumpe, wobei der Antriebsmechanismus, die Ölpumpe und die Unterdruckpumpe in einer Ölwanne angeordnet sind und ein Gehäuse zwischen der Ölpumpe und der Unterdruckpumpe angeordnet ist, das ausgelegt ist, um mindestens einen Teil des Antriebsmechanismus zu umschließen und ein Strömen von Öl von der Ölwanne in das Gehäuse zu beschränken, um während eines Betriebs des Verbrennungsmotors einen Einschluss von Luft in dem Öl zu reduzieren.
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In einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst eine Pumpenbaugruppe für einen Verbrennungsmotor einen Getriebemechanismus, eine von dem Getriebemechanismus betätigte Ölpumpe und eine von dem Getriebemechanismus betätigte Unterdruckpumpe, wobei der Getriebemechanismus, die Ölpumpe und die Unterdruckpumpe unter dem Verbrennungsmotor angeordnet sind. Die Baugruppe umfasst auch ein zwischen der Ölpumpe und der Unterdruckpumpe angeordnetes Gehäuse, das ausgelegt ist, um einen Teil der Antriebsmechanismus zu umschließen und ein Strömen von Öl in das Gehäuse zu beschränken, um während eines Betriebs des Verbrennungsmotors einen Einschluss von Luft in dem Öl zu reduzieren.
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Die obigen Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung, wenn diese in Verbindung mit den Begleitzeichnungen genommen wird, leicht deutlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Andere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten kommen lediglich beispielhaft in der folgenden eingehenden Beschreibung der Ausführungsformen vor, wobei die eingehende Beschreibung auf die Zeichnungen Bezug nimmt, bei denen:
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1 eine Teildraufsicht auf eine beispielhafte Pumpenbaugruppe ist, die zum Koppeln mit einem Verbrennungsmotor ausgelegt ist; und
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2 eine freigeschnittene Perspektivansicht der Pumpenbaugruppe von 1 ist.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu gedacht, die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder Nutzungen zu beschränken. Es versteht sich, dass in den gesamten Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale bezeichnen.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist 1 eine Draufsicht auf eine Pumpenbaugruppe 100, die mit einem (nicht gezeigten) Verbrennungsmotor, wie etwa einem Fremdzündungs- oder Dieselmotor, zu verwenden ist. 2 ist eine freigeschnittene Perspektivansicht der beispielhaften Pumpenbaugruppe 100. Die Pumpenbaugruppe 100 umfasst eine Unterdruckpumpe 102 und eine Ölpumpe 104, die in einer Ölwanne 106 platziert sind (in 1 der besseren Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt). Die Pumpenbaugruppe 100 ist in Ausführungsformen unterhalb eines (nicht gezeigten) Motors angeordnet. Zwischen der Unterdruckpumpe 102 und der Ölpumpe 104 ist ein Antriebsmechanismus 108 positioniert, wobei der Antriebsmechanismus 108 eine Antriebskraft zum Betätigen der Pumpen bereitstellt. Der dargestellte Antriebsmechanismus 108 wird von einer um eine Achse 120 angeordneten Antriebswelle 110 drehbar angetrieben, wobei die Antriebswelle 110 ein Teil einer Kurbelwelle 112 des Motors ist oder mit dieser gekoppelt ist. Zwischen der Unterdruckpumpe 102 und der Ölpumpe 104 ist ein Gehäuse 114 angeordnet, wobei das Gehäuse 114 einen Teil des Antriebsmechanismus 108 umschließt. Wie dargestellt umschließt das Gehäuse 114 einen unteren Teil des Antriebsmechanismus 108, während der obere Teil des Antriebsmechanismus 108 nicht bedeckt ist. In einer Ausführungsform umfasst das Gehäuse 114 eine radial äußere Wand 116 und eine seitliche Wand 118. Eine Seitenfläche 117 der radial äußeren Wand 116 ist mit der Unterdruckpumpe 102 gekoppelt, während die seitliche Wand 118 mit der Ölpumpe 104 gekoppelt ist und an diese angrenzt.
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Das Gehäuse 114 umschließt den Antriebsmechanismus 108, um ein Strömen von Öl von der Ölwanne 106 in einen Hohlraum 119 zu beschränken, der von der an das Gehäuse 114 angrenzenden Unterdruckpumpe 102 ausgebildet ist. Der Hohlraum 119 nimmt ein angetriebenes Zahnrad 122 und ein Antriebszahnrad 124 des Antriebsmechanismus 108 auf. In einer Ausführungsform sieht das Gehäuse 114 eine Absperrung vor, um während Bewegung des Antriebsmechanismus 108 ein Strömen von Öl und einen sich ergebenden Einschluss von Luft in dem Öl zu beschränken. Im Einzelnen ist in einer Ausführungsform ohne das Gehäuse 114 der Ölstand in der Ölwanne 106 solcher Art, dass ein Teil der Zahnräder 122, 124 in dem Öl eingetaucht ist. Somit kommt es während Drehung der Zahnräder 122, 124 zu einem Einschluss von Luft und/oder Verschäumung, wenn das Öl von den Zahnrädern aufgewirbelt wird. Das Gehäuse 114 kann teilweise abgedichtet oder vollständig abgedichtet sein, um ein Strömen von Fluid in den Hohlraum 119 zu beschränken. In einer Ausführungsform weist das Gehäuse 114 einen oder mehrere kleine Durchlässe oder Freiräume auf, die eine kleine Fluidmenge in den Hohlraum 119 entweichen lassen. Wenn sich die Zahnräder 122, 124 drehen, können sie bewirken, dass Öl, das durch die kleinen Durchlässe in den Hohlraum 119 entwichen ist, aus dem Gehäuse 114 heraus und in die Ölhauptreserve in der Ölwanne 106 geleitet wird. Bei einem beispielhaften Betrieb schirmt das Gehäuse 114 die sich bewegenden Zahnräder 122, 124 vor einer Aufwirbelung durch Öl in der Ölwanne 106 ab, was einen Einschluss von Luft in dem Öl verringert oder verhindert. Die oberen Teile der ”U-förmigen”, radial äußeren Wand 116 sind in Ausführungsformen so ausgelegt, dass sie sich oberhalb des Ölstands in der Ölwanne 106 erstrecken. In anderen Ausführungsformen umschließt das Gehäuse 114 den Antriebsmechanismus 108 vollständig und beschränkt dadurch ein Strömen von Öl in das Gehäuse 114 weiter und reduziert einen Einschluss von Luft in dem Öl.
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Mit der Ölpumpe 104 ist ein Ölverteilungsgehäuse 126 gekoppelt, um Öl aufzunehmen und es zu dem (nicht gezeigten) Motor zu verteilen. Das Ölverteilungsgehäuse 126 ist mittels Bolzen 128 mit einem (nicht gezeigten) Motorblock gekoppelt und ist ausgelegt, um durch Kanäle 132 druckbeaufschlagtes Öl zu leiten, um verschiedenen Stellen im Motor Schmierung zu bieten. Ferner umfasst die Unterdruckpumpe 102 Unterdruckleitungsanschlussstücke 130, um an Leitungen anzubinden, die ausgewählten Stellen im Fahrzeug Unterdruck liefern. In einer Ausführungsform können die Positionen der Unterdruckpumpe 102 und der Ölpumpe 104 relativ zu dem Antriebsmechanismus 108 und dem Gehäuse 114 umgekehrt sein. Die Teile der Pumpenbaugruppe 100 können aus einem beliebigen geeigneten haltbaren Material, wie etwa Aluminium- und/oder Stahllegierungen bestehen. Zum Beispiel kann das Gehäuse 114 ein einziges Teil sein, das aus einer Aluminiumlegierung gegossen ist. Das Gehäuse 114 kann auch maschinell bearbeitet werden, um lichte Abstände und Passung zu verbessern. In einer Ausführungsform kann das Gehäuse 114 in Form separater Teile ausgebildet sein, die durch eine Schweißung oder eine andere geeignete Methode gekoppelt werden. In einer Ausführungsform kann der Antriebsmechanismus 108 ein beliebiger geeigneter Mechanismus sein, der einen Drehzahleingang aufnehmen und den Eingang zu der Unterdruckpumpe 102 und der Ölpumpe 104 übertragen kann. Der Antriebsmechanismus 108 kann beliebige geeignete Teile verwenden, einschließlich aber nicht ausschließlich Zahnräder, Ketten, Ritzel, Riemen, Riemenscheiben oder eine beliebige Kombination derselben. Der Antriebsmechanismus 108 wird von einer beliebigen geeigneten Antriebskraft angetrieben, die von einem Innenmotor erzeugt wird, wie etwa Drehzahlausgänge der Kurbelwelle 112 oder einer Nockenwelle. Der Antriebsmechanismus kann mittels eines beliebigen geeigneten Mechanismus, wie etwa Wellen (z. B. Antriebswelle 110), Zahnräder, Ketten, Ritzel, Riemen, Riemenscheiben oder einer beliebigen Kombination derselben, mit der Antriebskraft, wie etwa der Kurbelwelle 112, direkt oder indirekt gekoppelt sein.
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Ausführungsformen der Pumpenbaugruppe 100 und des Gehäuses 114 beschränken ein Strömen von Öl von der Ölwanne 106 in das Gehäuse 114, um während eines Motorbetriebs einen Einschluss von Luft in dem Öl in der Ölwanne 106 zu reduzieren. Ein Einschluss von Luft in dem Öl kann zu verschiedenen Problemen im Motor führen, einschließlich verringerter Komprimierbarkeit des Öls zum Pumpen, verringerter Öldichte, Ölpumpenkavitation und Unterbrechungen eines Strömens von Öl zu ausgewählten Teilen des Motors. Somit bietet die Pumpenbaugruppe 100 durch Reduzieren der Häufigkeit eines Einschlusses von Luft in dem Öl eine verbesserte Motorleistung. Weiterhin reduziert die Anordnung durch Positionieren des Antriebsmechanismus 108 zwischen der Unterdruckpumpe 102 und der Ölpumpe 104 Teile und Materialien, während sie eine vereinfachte Konstruktion bietet. Durch Platzierung zwischen der Unterdruckpumpe 102 und der Ölpumpe 104 verwendet das Gehäuse 114 ferner eine verringerte Menge an Materialien.
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Während die Erfindung unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht sich für den Fachmann, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und Entsprechungen an Stelle von Elementen derselben treten können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Ferner können viele Abwandlungen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von dem wesentlichen Schutzumfang derselben abzuweichen. Daher soll die Erfindung nicht auf die offenbarten bestimmten Ausführungsformen beschränkt sein, sondern die Erfindung umfasst alle in den Schutzumfang der Anmeldung fallenden Ausführungsformen.
