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Diese Erfindung betrifft einen Ölpumpenantrieb für einen Motor oder Elektromotor und insbesondere, aber nicht ausschließlich, einen Ölpumpenantrieb, der an einer Kurbelwellen-Riemenscheibe eines Verbrennungsmotors angebracht ist.
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Allgemeiner Stand der Technik
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Ölpumpen sind eine wesentliche Komponente eines modernen Verbrennungsmotors; die Ölpumpe zirkuliert Motoröl unter Druck durch Ölkanäle, die zum Beispiel in den Motorblock-, Kopf-, Wellen- und Lagergehäusen ausgebildet sein können und so die sich drehenden Komponenten des Motors schmieren.
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Das Montieren der Ölpumpe 2 direkt an der Kurbelwelle 4 eines Motors 1 wie in 1 ist bekannt, genauso das Antreiben einer von der Kurbel entfernt montierten Ölpumpe 2, wie in 2 dargestellt.
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Wenn die Ölpumpe 2 direkt an der Kurbelwelle 4 montiert ist, wie in 1 dargestellt, muss diese ausreichend groß hergestellt sein, um die Kurbelwelle 4 sowie ein internes Ölpumpenantriebselement 6, das an der Kurbelwelle 4 befestigt ist, aufzunehmen. Des Weiteren dreht sich die kurbelwellenmontierte Ölpumpe 2 mit der gleichen Drehzahl wie die Kurbelwelle 4, weil das interne Ölpumpen-Antriebselement 6 direkt an der Kurbelwelle 4 montiert ist. Dies führt zu einem schnelleren Verschleiß aufgrund des Abriebs der kurbelwellenmontierten internen Ölpumpenkomponenten, weil die Ölpumpe 2 bei Drehzahlen betrieben wird, die über ihre Betriebsanforderungen hinausgehen. Diese Auswirkung kann insbesondere offensichtlich sein, wenn eine variable Strömungspumpe 2 verwendet wird.
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Als ein Ergebnis der Verpackung der kurbelwellenmontierten internen Ölpumpe 2 in dem Motor muss die Kurbelwelle 4 eine zusätzliche Länge aufweisen, die wiederum die Axiallänge des Motors 1 insgesamt erhöht. Außerdem werden sämtliche Torsionsschwingungen der Kurbelwelle 4 direkt auf die kurbelwellenmontierte interne Ölpumpe 2 übertragen, wodurch die Effizienz verringert und der Verschleiß der Komponenten der Ölpumpe 2 erhöht wird.
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In der alternativen, in 2 dargestellten Anordnung wird eine entfernt montierte Ölpumpe 2R von einem Ölpumpenantriebselement 6, das an der Kurbelwelle montiert ist, angetrieben. Durch das Montieren der Ölpumpe 2R fern der Kurbelwelle 4 kann die Ölpumpe 2R kleiner als die kurbelwellenmontierte Ölpumpe 2 sein, weil die entfernt montierte Pumpe 2R die Kurbelwelle 4 nicht aufzunehmen braucht. Ferner kann die entfernt montierte Ölpumpe 2R bei einer optimalen Drehzahl durch Auswählen der angemessenen Getriebeübersetzung der Kurbelwelle 4 laufen. Diese Verringerung der Betriebsdrehzahl führt aufgrund des reduzierten Abriebs zu einem geringeren Verschleiß der internen Pumpenkomponenten und somit zu einer Erhöhung der Effizienz im Vergleich zu der kurbelwellenmontierten Ölpumpe 2. Die Kurbelwelle 4 muss jedoch immer noch eine zusätzliche Länge aufweisen, um das interne Ölpumpenantriebselement 6 aufzunehmen, was wiederum die Axiallänge des Motors 1 insgesamt erhöht. Außerdem werden die Torsionsschwingungen von dem kurbelwellenmontierten Pumpenantriebselement 6 und sämtlichen zwischengeschalteten Antriebskomponenten wie Getrieberädern oder Ketten weiterhin von der Kurbelwelle 4 auf die Pumpe 2R übertragen. Die Effizienz- und Verschleißmerkmale einer entfernt montierten Ölpumpe 2R müssen daher weiter optimiert werden.
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Derzeitige Markttrends treiben die Forderung nach kleineren Fahrzeugen bei gleichbleibender oder zunehmender Leistungsausgabe und Kraftstoffökonomie des Fahrzeugs voran. Dies bedeutet, dass die Größe des Motors und die Art, wie dieser in dem Fahrzeug verpackt ist, wesentlich sind. Entsprechend ist die Axiallänge eines Motors 1 wichtig, weil sie die Position des Nebenantriebs 10 in Bezug auf den Motor 1 bestimmt und damit den Abstand von einer Seitenschiene 8 des Fahrzeugs.
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In dieser Spezifikation bedeutet der Ausdruck Nebenantrieb die Antriebsanordnung, die den Motorausgabeantrieb an die Zubehörteile übermittelt, wie Lichtmaschine, Servolenkungspumpe, Klimaanlagenverdichter und Kühlgebläse. Bei den meisten Fahrzeugen besteht diese aus einem trockenen Riemenantrieb 11 wie einem Mehrrippenriemen, Riemenscheiben (nicht dargestellt), die mit der Eingabewelle der entsprechenden Zubehörteile verbunden sind, und werden von der Kurbelwellen-Riemenscheibe 12 des Motors 1 angetrieben. Da die Unterseite der Seitenschiene 8 über der Drehachse C-C der Kurbelwelle 4 angeordnet ist, handelt es sich nicht um die direkte Länge der Kurbelwelle 4, die für die Motorgröße wesentlich ist, sondern vielmehr um die Position des Nebenantriebs 10.
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Es wird daher für ein Motorsystem als vorteilhaft angesehen, den Nebenantrieb 10, die Ölpumpe 2 und das Ölpumpenantriebselement 6 so zu verpacken, dass die Effizienz sowohl von Motor 1 als auch Ölpumpe 2 in Bezug auf die vorgegebenen Verpackungsanforderungen moderner Fahrzeuge maximiert werden.
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Darstellung der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Motor oder Elektromotor mit einer Antriebswelle, einem Motor-/Elektromotorgehäuse, einem Ölpumpen- und Nebenantrieb bereitgestellt, wobei die Ölpumpe ein Eingabeelement aufweist, das von der Antriebswelle an einer Stelle gegenüber dem Nebenantrieb des Motor-/Elektromotorgehäuses angetrieben wird. Der Motor kann ein Verbrennungsmotor sein und die Antriebswelle kann eine Kurbelwelle eines IC-Motors sein.
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Das Ölpumpen-Eingabeelement kann von einem Antriebselement angetrieben werden, das an einem Ende der Kurbelwelle angebracht ist. Der Motor kann ferner einen Antriebsriemen umfassen, der den Antrieb von dem Antriebselement zu dem Ölpumpen-Eingabeelement überträgt. Der Antriebsriemen kann einen Riemen wie einen Zahnriemen umfassen oder kann eine Kette umfassen. Da der Antriebsriemen außerhalb des Ölkreislaufs und der Ölwanne angeordnet sein kann, kann ein trockener Riemen verwendet werden, der die ganze Lebensdauer des Motors lang hält.
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Das Antriebselement kann einen ersten Antriebsabschnitt, der den Nebenantrieb antreibt, und einen zweiten Antriebsabschnitt, der das Ölpumpen-Eingabeelement antreibt, umfassen. Der erste Antriebsabschnitt kann eine erste Riemenscheibe und der zweite Antriebsabschnitt kann eine zweite Riemenscheibe sein. Die erste Riemenscheibe kann einen größeren Durchmesser als die zweite Riemenscheibe aufweisen.
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Der Motor kann ferner einen Entkoppler umfassen, der zwischen dem Antriebselement und der Kurbelwelle angeordnet ist. Der Entkoppler kann eine flexible Kupplung umfassen. Durch die Verwendung eines Entkopplers werden Torsionsschwingungen der Kurbelwelle gedämpft, wodurch der Verschleiß der Komponenten der Ölpumpe und des Ölpumpenantriebsmechanismus reduziert werden. Außerdem kann durch das Reduzieren der Übersetzung der Torsionsschwingungen die spezifische Antriebsriemenspannung reduziert werden, wodurch die Belastung der Lager reduziert wird und die Systemeffizienz verbessert wird.
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Das Ölpumpen-Eingabeelement kann unter der Kurbelwelle angeordnet sein. Das Antriebselement kann eine Kurbelwellen-Riemenscheibe sein.
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Das Ölpumpen-Eingabeelement kann eine Antriebswelle und eine Riemenscheibe umfassen.
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Das Ölpumpen-Eingabeelement kann sich durch ein Gehäuse des Motors erstrecken.
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Die Ölpumpe kann direkt von dem Ölpumpen-Eingabeelement angetrieben werden.
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In einer Ausführungsform wird der Antriebsmechanismus der Ölpumpe außerhalb des Nebenantriebs verlegt und kann Teil der Kurbelwellen-Riemenscheibe oder darin ausgebildet sein, oder der Ölpumpen-Antriebsmechanismus kann an der Kurbelwellen-Riemenscheibe angebracht sein. Wenn der Ölpumpenantrieb klein genug hergestellt und außerhalb der Ebene des Hauptnebenantriebs angeordnet ist, kann er unter die Fahrzeugseitenschienen passen, wodurch die effektive Motorlänge nicht zunimmt und die Fahrzeugverpackung verbessert wird.
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Wenn eine Entkopplungsvorrichtung an der Kurbelwellen-Riemenscheibe verwendet wird, die zum Beispiel eine flexible Kupplung, Kettenrad, Isolator oder Einwegkupplung umfassen kann, wird der Ölpumpenantrieb entkoppelt, was zu einer Verringerung der Torsionsschwingung aus der Kurbelwelle führt und damit die des Verwendens geringerer Riemenspannungen ermöglicht, wodurch die Kraftstoffökonomie und Dauerhaftigkeit weiter verbessert werden.
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Die Verringerung der Torsionserregung führt auch zu einer gleichmäßigeren Ölabgabe, die besser für die Schmierung ist und in einer geringeren Pumpenarbeit resultiert.
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Durch das Entfernen des Raums, der auf der Kurbelwelle für den Ölpumpenantrieb benötigt wird, kann die Motorblocklänge reduziert und Gewicht und Verpackungslänge gespart werden.
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Liste der Figuren
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Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Offenbarung und zur deutlicheren Erläuterung der Art und Weise, wie Ausführungsformen davon in die Praxis umgesetzt werden können, wird nun beispielhaft auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen. Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht einer Montageanordnung für eine Ölpumpe aus dem Stand der Technik, die direkt von der Kurbelwelle eines Motors angetrieben wird;
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2 eine schematische Ansicht einer anderen Montageanordnung für eine Ölpumpe aus dem Stand der Technik, die direkt von der Kurbelwelle eines Motors angetrieben wird, aber entfernt davon montiert ist; und
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3 einen Ölpumpenantrieb gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Ausführliche Beschreibung
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Ein Motor 101 weist eine Ölpumpe 102 und eine Ölpumpenantriebsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung aus 3 auf. Der Motor 101 umfasst eine Kurbelwelle 104, die zum Drehen in einem Motorgehäuse 103 montiert ist. Die Kurbelwelle 104 erstreckt sich durch das Motorgehäuse 103 und ist über einen Entkoppler 105 mit einer Kurbelwellen-Riemenscheibe 112 versehen. Die Kurbelwellen-Riemenscheibe 112 wird mit einer gerillten Riemenantriebsmulde 107 bereitgestellt, die einen trockenen Antriebsriemen 111 führt und diesen antreibt, zum Beispiel einen gerillten Riemen eines Nebenantriebs 110. Der trockene Antriebsriemen 111 durchläuft mehrere Nebenantriebs-Riemenscheiben (nicht dargestellt) von Motorzubehörteilen wie einer Lichtmaschine, Servolenkungspumpe, Klimaanlagenverdichter und Kühlgebläse und kann von einer oder mehreren Spannrollen (nicht dargestellt) gespannt werden.
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Eine Außenfläche 113 des Riemens 111 definiert eine Nebenantriebsebene, die einen ausreichenden Abstand von dem Rahmen aufweisen muss, in den der Motor 101 eingepasst wird. In der dargestellten Ausführungsform wird der Motor in ein Fahrzeug mit den Seitenschienen 108 eingepasst. Die Nebenantriebsebene muss für den sicheren Betrieb ausreichend von der Seitenschiene 108 beabstandet sein und ermöglicht im Idealfall einen angemessenen Zugang für die Wartung des Motors 101.
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Ein Antriebselement 109 ist einstückig mit einer Außenfläche der Kurbelwellen-Riemenscheibe 112 ausgebildet oder daran angebracht. Man wird zu schätzen wissen, dass, wenn das Antriebselement 109 einen kleineren Durchmesser als die Kurbelwellen-Riemenscheibe 112 aufweist, diese einfacher unter der Seitenschiene 108 untergebracht werden kann. Dies wird erleichtert, wenn die Seitenschiene 108 einen weggeschnittenen oder abgeschrägten Abschnitt 114 aufweist.
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In der dargestellten Ausführungsform ist das Antriebselement 109 mit der Außenfläche der Kurbelwellen-Riemenscheibe 112 verbolzt und treibt ein Eingabeelement 116 an, das an dem Ende einer Ölpumpen-Antriebswelle 118 über ein Antriebselement 120 ausgebildet ist. Das Antriebselement 120 kann zum Beispiel einen trockenen Zahn- oder Mehrrippenriemen umfassen oder kann von einer Kette und entsprechenden Kettengliedern oder von jeder anderen geeigneten Antriebsanordnung, wie einem Satz Getrieberädern, ersetzt werden. Auf diese Weise kann die Ölpumpe 102 innerhalb jedes gewünschten Drehzahlbereichs durch die angemessene Auswahl des Übersetzungsverhältnisses angetrieben werden.
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Die Ölpumpen-Antriebswelle 118 läuft durch das Motorgehäuse 103 und treibt die Motorölpumpe 102 innerhalb eines Sumpfes des Motors 101 an. Die Ölpumpen-Antriebswelle 118 kann in Lagergehäusen (nicht dargestellt) in dem Motorgehäuse 103 montiert sein und kann von der Ölpumpe 102 unterstützt werden, wenn die Ölpumpe 102 an dem Motorgehäuse oder einer anderen statischen Motorkomponente befestigt ist. Wenn die Ölpumpe 102 in dem Motorgehäuse 103 angeordnet ist, kann sie über einen Ölfilter (nicht dargestellt), der an dem Körper der Ölpumpe 102 befestigt ist, Öl direkt aus dem Sumpf aufnehmen.
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In einer alternativen Ausführungsform (nicht dargestellt) ist die Ölpumpe 102 außerhalb des Motorgehäuses 103 angeordnet, sodass kein Bedarf mehr daran besteht, ein Ölpumpen-Antriebselement innerhalb des Motors zu verpacken oder den Antrieb durch das Motorgehäuse 103 oder den Sumpf zu übertragen. Durch das Entfernen des Raums, der in dem Motor für ein Ölpumpen-Antriebselement benötigt wird, können die Verpackungsanforderungen und das Gewicht des Motors 101 insgesamt reduziert werden. Entsprechend kann die gleiche Ausgabe von einem kleineren Motor erreicht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- zuvor vorgeschlagener Motor
- 2
- kurbelwellenmontierte Ölpumpe
- 2R
- entfernt montierte Ölpumpe
- 4
- Kurbelwelle
- 6
- internes Ölpumpen-Antriebselement
- 8
- Seitenschiene
- 10
- Nebenantrieb
- 11
- trockener Antriebsriemen
- 12
- Kurbelwellen-Riemenscheibe
- 101
- Motor
- 102
- Ölpumpe
- 103
- Motorgehäuse
- 104
- Kurbelwelle
- 105
- Entkoppler
- 107
- gerillte Riemenantriebsmulde einer Kurbelwellen-Riemenscheibe
- 109
- Antriebselement
- 111
- trockener Antriebsriemen
- 112
- Kurbelwellen-Riemenscheibe
- 113
- Außenfläche des trockenen Antriebsriemens
- 114
- abgeschrägter Abschnitt
- 116
- Eingabeelement
- 118
- Ölpumpenantriebswelle
- 120
- Antriebselement
