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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuergetriebebaugruppe für einen Motor eines Kraftfahrzeuges, die wenigstens eine zentrale Steuergetriebeeinheit mit einem Gehäuse und einem darin angeordneten Steuergetriebe mit Getriebeelementen, wenigstens eine Schmiermittelpumpe und wenigstens eine Unterdruckpumpe und/oder wenigstens eine Ölabsaugpumpe aufweist, wobei die Schmiermittelpumpe und die Unterdruckpumpe an der zentralen Steuergetriebeeinheit befestigt sind und wobei die Schmiermittelpumpe und die Unterdruckpumpe und/oder Ölabsaugpumpe mit dem Steuergetriebe antriebsmäßig gekoppelt sind.
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Bei bekannten Ottomotoren und Dieselmotoren werden häufig Schmiermittelpumpen, Ausgleichswellen oder Unterdruckpumpen über Ketten oder Zahnräder durch die Kurbelwelle angetrieben. Bekannt ist beispielsweise eine Kombination der Ölpumpe des Motors mit einem Ausgleichswellenmodul. Auch der Antrieb über eine Kette ist aus dem Stand der Technik bekannt. Ebenfalls bekannt ist ein Antrieb der Ausgleichswelle über Zahnräder. Bei einem bekannten Dieselmotor werden auch die Schmiermittelpumpe und die Unterdruckpumpe zu einer Baugruppe zusammengefasst.
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Die vorgenannten Beispiele haben jedoch konzeptionelle Nachteile, die durch zusätzlichen technischen und finanziellen Aufwand ausgeglichen werden müssen.
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Bei zahnradgetriebenen Ausgleichswellensystemen ist neben der Festigkeit die Antriebsakustik von entscheidender Bedeutung. Da bei moderneren Motoren die Motorkernbauteile aus Aluminiumlegierungen ausgeführt sind, führt die Wärmeausdehnung im Betrieb zu signifikant höheren Verdrehflankenspielen der Rädertriebe. Die Folge sind dann Rasselgeräusche im Steuergetriebe. Als Abhilfe werden dann beispielsweise verspannte Zahnräder eingesetzt. Hohe Entwicklungs- und Bauteilekosten sind dann die Folge.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuergetriebebaugruppe der eingangs genannten Art in vorteilhafter Weise weiterzubilden, insbesondere dahingehend, dass die Steuergetriebebaugruppe geräuschärmer als bislang betrieben werden kann und aufwendige Verspannungen der Zahnräder des Steuergetriebes entfallen können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Steuergetriebebaugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Danach weist eine Steuergetriebebaugruppe für einen Motor eines Kraftfahrzeuges wenigstens eine zentrale Steuergetriebeeinheit mit einem Gehäuse und einem darin angeordneten Steuergetriebe mit Getriebeelementen, wenigstens eine Schmiermittelpumpe und wenigstens eine Unterdruckpumpe und/oder wenigstens eine Ölabsaugpumpe auf, wobei die Schmiermittelpumpe und die Unterdruckpumpe und/oder Ölabsaugpumpe an der zentralen Steuergetriebeeinheit befestigt sind und wobei die Schmiermittelpumpe und die Unterdruckpumpe und/oder Ölabsaugpumpe mit dem Steuergetriebe antriebsmäßig gekoppelt sind, wobei die Steuergetriebeeinheit wenigstens ein Versteifungselement aufweist, das derart ausgebildet ist, dass die Getriebeelemente des Steuergetriebes im Wesentlichen im Betrieb positionstreu bleiben und eine Tragbildverlagerung im Steuergetriebe verhindert oder verringert ist.
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Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, dass eine generelle Versteifung der zentralen Steuergetriebeeinheit eine Relativbewegung der Getriebeelemente des Steuergetriebes zueinander verhindert und dadurch die Geräuschentwicklung im Zahneingriff des Steuergetriebes im Betrieb verringert wird.
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Außerdem kann durch eine derartige Versteifung auf eine aufwendige Verspannung der Getriebeelemente des Steuergetriebes wie der Zahnräder verzichtet werden. Ferner dient eine Verhinderung oder Verringerung der Tragbildverlagerung im Steuergetriebe dazu, gleichmäßige Zahneingriffe zu gewährleisten, die einen geräuscharmen Betrieb und eine Verschleißminimierung zur Folge haben.
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Das Versteifungselement kann zumindest teilweise durch das Gehäuse des Steuergetriebes ausgebildet sein. Eine Versteifung des Gehäuses ermöglicht vorteilhafterweise, dass die im Gehäuse angeordneten Getriebeelemente des Steuergetriebes im Betrieb positionstreu bleiben, weil ihre Position zueinander aufgrund der Steifigkeit des Gehäuses auch im Betrieb und unter Belastung im Wesentlichen identisch bleibt. Da am Gehäuse auch die weiteren Komponenten der Steuergetriebebaugruppe wie die Schmiermittelpumpe und die Unterdruckpumpe bzw. Ölabsaugpumpe angeordnet bzw. befestigt sind, werden auch diese Komponenten durch eine Versteifung des Gehäuses im Betrieb im Wesentlichen positionstreu gehalten.
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Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das Versteifungselement ein oder mehrere Versteifungsrippen aufweist oder als wenigstens eine Versteifungsrippe ausgebildet ist. Versteifungsrippen ermöglichen eine einfache und kostengünstige Versteifung der gesamten Steuergetriebebaugruppe.
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Die Versteifungsrippen können insbesondere im Inneren des Gehäuses der Steuergetriebeeinheit angeordnet sein. Dadurch wird kein zusätzlicher Bauraum für die Versteifungsrippen benötigt, und es kann der Platzbedarf der Steuergetriebebaugruppe gering gehalten werden. Beispielsweise können Versteifungsrippen im Inneren des Gehäuses durch ein zweiteiliges, gegossenes Gehäusebauteil realisiert werden. Dies kann im Kokillenguss oder mittels Lost-Foam hergestellt werden, um eine maximal mögliche Innenverrippung zu realisieren.
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Das Gehäuse des Steuergetriebes kann zu Versteifungszwecken ein Verhältnis von Breite zu Länge aufweisen, das derart bemessen und gewählt ist, dass sich eine hohe Wölbsteifigkeit des Gehäuses ergibt. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das Verhältnis von Breite zu Länge sehr gering gewählt ist. Das Verhältnis von Breite zu Länge kann beispielsweise ca. 1:2 oder ca. 1:3 betragen.
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Des Weiteren kann das Gehäuse zumindest teilweise aus einem Werkstoff bestehen, der sich über den Betriebstemperaturbereich der Steuergetriebebaugruppe im Wesentlichen geringer ausdehnt als übliche Aluminiumlegierungen. Dadurch wird ein nicht unerheblicher Beitrag dahingehend geleistet, dass die Verdrehflankenspiele im Zahneingriff der Zahnräder im Steuergetriebe im Betrieb geringgehalten werden.
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Der Werkstoff kann eine höher siliziumhaltige Legierung sein. Derartige Legierungen sind gut verfügbar und ermöglichen eine kostengünstige Herstellung eines wölbsteifen Gehäuses. Ein Beispiel für eine solche Legierung ist ein AlSi12Cu1, nach Euronorm 1706.
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Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der Werkstoff eine eisenhaltige Legierung ist, insbesondere Gusseisen mit Kugelgraphit (GJS) ist. Eisenhaltige Legierungen lassen sich gut abgießen, bearbeiten und ermöglichen eine Herstellung von Gehäusen zu vergleichsweise geringen Kosten. Die Gestaltungsfreiheiten durch Gießtechnik sind wesentlich höher als bei nicht-gießtechnischen Herstellungsvarianten. Auch eine spanende Nachbearbeitung z. B. zur Herstellung von Lagerflächen, Bohrungen oder dergleichen ist ohne Weiteres einfach möglich.
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Das Gehäuse kann zumindest im Wesentlichen geschlossen sein. Ein geschlossenes Gehäuse ermöglicht eine höhere Stabilität für das Steuergetriebe selbst, aber auch für die gesamte Steuergetriebebaugruppe. Außerdem kann hierdurch eine ungewollte Ölverschäumung verhindert werden. Alternativ jedoch sind auch offene Gehäuse verwendbar. Das Gehäuse kann ein- oder mehrteilig sein.
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Darüber hinaus können sämtliche Antriebswellen der Steuergetriebebaugruppe innerhalb des Gehäuses gelagert sein. Insbesondere kann die Antriebswelle der Schmiermittelpumpe und der Unterdruckpumpe innerhalb des Gehäuses gelagert sein. Dadurch wird eine Abkoppelung der akustisch empfindlichen Zahnräder aus dem Hauptlastpfad der Betriebskräfte der Einzelkomponenten wie Schmiermittelpumpe oder Unterdruckpumpe oder Ölabsaugpumpe ermöglicht. Die Betriebsgeräusche der gesamten Steuergetriebebaugruppe können hierdurch verringert werden.
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Außerdem können sämtliche Antriebswellen der Steuergetriebebaugruppe derart voneinander beabstandet gelagert sein, dass die Abstände der Antriebswellen bei Betriebstemperatur der Steuergetriebebaugruppe zueinander identisch oder im Wesentlichen identisch bleiben. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Abstände möglichst gering sind und wenn die Abstände so gewählt sind, dass sich durch die Wärmeausdehnung bei Betriebstemperatur keine oder eine vernachlässigbare Wärmeausdehnung und damit Änderung des Achsabstandes ergibt im Vergleich zum Ruhezustand.
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Insbesondere werden besonders geringe Achsabstände der Antriebswellen bzw. der Wellen der Getriebeelemente des Steuergetriebes angestrebt, um eine mögliche Längenänderungen in Folge von Wärmeausdehnung im Betriebszustand zu vermeiden bzw. zu minimieren.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung ist eine schematische Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Steuergetriebebaugruppe gezeigt.
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Die einzige Figur zeigt dabei einen Schnitt durch eine Steuergetriebebaugruppe 10.
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Die Steuergetriebebaugruppe 10 weist eine zentrale Steuergetriebeeinheit 12 mit einem Steuergetriebe 14 auf, das in einem geschlossenen Gehäuse 16 angeordnet und untergebracht ist. Das Gehäuse 16 umschließt das Steuergetriebe 14 vollständig und ist nicht offen.
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Auf der einen Seite der Steuergetriebeeinheit 12 sind eine Schmiermittelpumpe 18 angeordnet, die über ein Zahnrad 20 mit dem nicht näher gezeigten Antriebsstrang des Motors antriebsmäßig gekoppelt ist.
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Auf der entgegengesetzten Seite der Steuergetriebeeinheit 12 sind eine Unterdruckpumpe 22 und/oder Ölabsaugpumpe 23 sowie eine neben der Unterdruckpumpe 22 oder Ölabsaugpumpe 23 angeordnete Ausgleichswelleneinheit 24 angeordnet.
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Die Unterdruckpumpe 22 ist die Unterdruckpumpe 22 zur Erzeugung des notwendigen Unterdrucks für den Bremskraftverstärker. Die Ölabsaugpumpe 23 erlaubt eine Ölabsaugung z. B. aus dem Zylinderkopf oder der Ölwanne.
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Eine Steuergetriebebaugruppe 10 weist somit wenigstens eine Schmiermittelpumpe 18, wenigstens eine Unterdruckpumpe 22 und/oder wenigstens eine Ölabsaugpumpe 23 sowie die zentrale Steuergetriebeeinheit 12 auf.
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Die Steuergetriebebaugruppe 10 ist im eingebauten Zustand unter dem Kurbelgehäuse des Motors angeordnet.
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Die Steuergetriebeeinheit 12, die Schmiermittelpumpe 18, die Unterdruckpumpe 22 und/oder Ölabsaugpumpe 23 und das Ausgleichswellenmodul 24 sind miteinander antriebsmäßig gekoppelt.
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In der Steuergetriebeeinheit 12 sind als Getriebeelemente 26 mehrere miteinander in Eingriff stehende Zahnräder 28 angeordnet, die jeweils auf Antriebswellen 30 sitzen. Die Zahnräder für die Ölabsaugpumpe 23 sind zur Vereinfachung weggelassen.
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Sämtliche Antriebswellen 30 der Steuergetriebebaugruppe 10 wie die Antriebswelle 30' der Schmiermittelpumpe 18 und die Antriebswelle 30'' der Unterdruckpumpe 22 sind innerhalb des Gehäuses 16 gelagert.
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Innerhalb des Gehäuses der Steuergetriebeeinheit 12 sind als Versteifungselemente 32 unter anderem Versteifungsrippen 34 vorgesehen.
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Das Versteifungselement 32 ist hier auch teilweise durch das besonders wölbsteife Gehäuse 16 des Steuergetriebes 14 ausgebildet. Das Gehäuse 16 weist hier ein Verhältnis von Breite b zu Länge l auf, das ca. 1:3 beträgt. Außerdem ist das Gehäuse 16 geschlossen ausgeführt.
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Das Gehäuse 16 besteht zumindest teilweise aus einem Werkstoff, der sich über den Betriebstemperaturbereich der Steuergetriebebaugruppe 10 im Wesentlichen nicht ausdehnt.
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Ein derartiger Werkstoff kann eine siliziumhaltige Legierung sein. Alternativ kann der Werkstoff auch eine eisenhaltige Legierung sein, wie z. B. Gusseisen mit Kugelgraphit (GJS).
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Die Steuergetriebeeinheit 12 weist somit mehrere Versteifungselemente 32 auf, die derart ausgebildet sind, dass die Getriebeelemente 26 des Steuergetriebes 14 im Wesentlichen im Betrieb positionstreu bleiben und eine Tragbildverlagerung im Steuergetriebe 14 verringert ist.
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Durch die Versteifung der zentralen Steuergetriebeeinheit 12 wird eine Relativbewegung der Getriebeelemente 26 der Steuergetriebeeinheit 12 zueinander verhindert und dadurch die Geräuschentwicklung im Betrieb verringert wird. Eine Tragbildverlagerung in der Steuergetriebeeinheit 12 wird im Wesentlichen vermieden und ruhige Zahneingriffe werden gewährleistet, so dass insgesamt auch eine Verschleißminimierung herbeigeführt wird.
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Das geschlossene Gehäuse 16 der zentralen Steuergetriebeeinheit 12 ermöglicht eine höhere Stabilität für die gesamte Steuergetriebebaugruppe 10. Außerdem wird durch das geschlossene Gehäuse 16 eine ungewollte Ölverschäumung verhindert.
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Die Anordnung sämtlicher Antriebswellen 30 der Steuergetriebebaugruppe 10 innerhalb des Gehäuses 16 ermöglicht eine Abkoppelung der akustisch empfindlichen Zahnräder des Steuergetriebes 14 aus dem Hauptlastpfad der Betriebskräfte der Einzelkomponenten, so dass Betriebsgeräusche der gesamten Steuergetriebebaugruppe 10 hierdurch insgesamt verringert werden.
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Außerdem sind sämtliche Antriebswellen 30 der Steuergetriebebaugruppe 10 derart voneinander beabstandet gelagert, dass die Abstände der Antriebswellen 30 bei Betriebstemperatur der Steuergetriebebaugruppe 10 im Wesentlichen identisch bleiben. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind hierzu die Achsabstände der Antriebswellen bzw. der Wellen der Getriebeelemente des Steuergetriebes 14 so gering wie möglich gewählt, um eine mögliche Längenänderungen in Folge von Wärmeausdehnung im Betriebszustand zu vermeiden bzw. zu minimieren. Auch hierdurch wird eine Tragbildverlagerung der Verzahnungselemente des Steuergetriebes 14 vermieden bzw. verringert.
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Das Gehäuse 10 kann einteilig ausgebildet sein oder mehrteilig. Beispielsweise ist dann an den unterbrochenen Linien eine Trennebene zwischen Gehäuseteilen vorhanden.
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Über ein mehrteiliges Gehäuse ist es besonders einfach, das Verdrehflankenspiel der Zahnräder optimal einzustellen.
