-
Die Erfindung betrifft eine Nebenaggregatsantriebsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
-
Aus der
DE 42 00 918 C1 ist eine gattungsbildende Nebenaggregatsantriebsvorrichtung eines Kraftfahrzeuges bekannt. Die Nebenaggregatsantriebsvorrichtung weist ein Ausgleichsgetriebe in Form eines Planetengetriebes auf. Das Planetengetriebe weist ein Hohlrad, einen Planetenträger und ein Sonnenrad auf. Eine Kurbelwelle des Kraftfahrzeuges ist mit dem Planetenträger verbunden, wobei das Hohlrad und das Sonnenrad jeweils als Abtrieb für jeweils ein Nebenaggregat dienen. Ein als Lichtmaschine dienender Drehstromgenerator ist mit dem Hohlrad verbunden. Eine Wasserpumpe ist mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes verbunden. Das Hohlrad ist über ein Umschlingungsgetriebe mit dem Drehstromgenerator verbunden. Das Sonnenrad ist über ein weiteres Umschlingungsgetriebe mit der Wasserpumpe verbunden. Der Drehstromgenerator und die Wasserpumpe bilden Nebenaggregate, die mittels des Verbrennungsmotors über das Planetengetriebe antreibbar sind. Zwischen dem Abtrieb des Planetengetriebes und der Wasserpumpe ist eine Feststellvorrichtung angeordnet, die bei einem Kaltstart die Wasserpumpe stilllegt. Die Feststellvorrichtung ist als elektromagnetische Kupplung ausgebildet. Wenn die elektromagnetische Kupplung die Wasserpumpe bremst, wird die Drehzahl der Lichtmaschine erhöht. Bei einem Kaltstart des Verbrennungsmotors wird einem Regler ein von der Kühlwassertemperatur abhängiges Signal zugeführt. Bei kalter Brennkraftmaschine ist nur ein geringer oder gar kein Kühlwasserdurchsatz erwünscht. Die in der Lichtmaschinen induzierte Bordspannung hängt direkt von der Antriebsdrehzahl der Lichtmaschine ab. Wenn die Drehzahl der Kurbelwelle niedrig ist, kann ein hohes Übersetzungsverhältnis erreicht werden, so dass der elektrische Bedarf auch bei einer Leerlaufdrehzahl gedeckt ist. Andererseits ist ein Absenken des Übersetzungsverhältnis bei hohen Motordrehzahlen möglich. Die Lichtmaschine kann in einem günstigen Wirkungsgradbereich ihres Kennfeldes betrieben werden.
-
Ferner sind im Stand der Technik Ölpumpen für Kraftfahrzeuge bekannt. Öl wird mittels der Ölpumpe aus einem Ölsumpf zu Schmierstellen des Verbrennungsmotors gefördert. Die Ölpumpe wird dabei von dem Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeuges über die Kurbelwelle angetrieben.
-
Der gattungsbildende Stand der Technik ist noch nicht optimal ausgebildet. Beim Antrieb der Nebenaggregate können Reibungsverluste auftreten, die zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch führen können.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die gattungsbildende Nebenaggregatsantriebsvorrichtung derart auszugestalten und weiterzubilden, so dass der Kraftstoffverbrauch vermindert werden kann.
-
Diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird nun durch eine Nebenaggregatsantriebsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
-
Die beiden Nebenaggregate sind als Ölpumpen ausgebildet. Hierdurch kann die mechanische Antriebsleistung zur Ölversorgung des Verbrennungsmotors reduziert werden. Mit Hilfe des Planetengetriebes werden die beiden Ölpumpen angetrieben. In Abhängigkeit von der Standübersetzung des Planetengetriebes und der Eingangsdrehzahl können beide Ölpumpen in Abhängigkeit voneinander drehzahlvariabel betrieben werden. Die beiden Ölpumpen könne wahlweise mit unterschiedlichen Drehzahlen betrieben werden. Das Gesamtfördervolumen kann an den Bedarf angepasst werden. Durch eine entsprechende Wahl der geometrischen Fördervolumina kann eine Anpassung des Gesamtfördervolumenstroms und des Öldrucks an den aktuellen Bedarf des Verbrennungsmotors im Wesentlichen auch bei konstanter Eingangsdrehzahl des Antriebs, nämlich der entsprechenden Kurbelwelle vorgenommen werden. Der Antrieb ist insbesondere durch den Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeuges gebildet. Die zur Ölversorgung benötigte Antriebsleistung ist bedarfsgerecht reduzierbar. Die Ölpumpen sind in einem wirkunsgradoptimierten Bereich betreibbar. Dadurch ist die Reibleistung verringerbar.
-
In besonders bevorzugter Ausgestaltung erfolgt die Drehzahlvariation der beiden Ölpumpen über ein Steuerventil. Die Drehzahlvariation wird über das Steuerventil eingestellt. Die beiden Ölpumpen sind mittels des Steuerventils regelbar oder steuerbar. In einer ersten Stellung des Steuerventils fördert die zweite Ölpumpe und die erste Ölpumpe steht. In einer zweiten Stellung des Steuerventils steht die zweite Ölpumpe und die erste Ölpumpe fördert. Wenn die erste Ölpumpe steht, dreht die zweite Ölpumpe mit maximal möglicher Drehzahl. Wenn die zweite Ölpumpe steht, dreht die erste Ölpumpe mit maximal möglicher Drehzahl. Hierdurch lassen sich unterschiedliche Öldruckstufen realisieren.
-
In der ersten Stellung sperrt das Steuerventil den Durchfluss durch die erste Ölpumpe. Das Steuerventil sperrt in der ersten Stellung insbesondere den Durchfluss durch eine der ersten Ölpumpe zugeordnet Druckleitung. Der Durchfluss durch eine der zweiten Ölpumpe zugordnet Druckleitung und der Durchfluss durch eine der zweiten Ölpumpe zugeordneten Saugleitung ist in der ersten Stellung freigegeben.
-
In der zweiten Stellung ermöglicht das Steuerventil den Durchfluss durch die erste Ölpumpe. Das Steuerventil öffnet in der zweiten Stellung insbesondere den Durchfluss durch die der ersten Ölpumpe zugeordnet Druckleitung. Der Durchfluss durch die der zweiten Ölpumpe zugordnet Druckleitung und/oder der Durchfluss durch die der zweiten Ölpumpe zugeordneten Saugleitung ist in der zweiten Stellung gesperrt. Dadurch, dass die Saugleitung gesperrt ist, ist verhindert, dass Öl aus der Pumpe in den Ölsumpf zurückläuft. Durch das in der zweiten Ölpumpe gehaltene Öl ist die zweite Ölpumpe blockiert.
-
Das Planetengetriebe wird vorzugsweise über das Hohlrad angetrieben. Das Hohlrad ist antriebstechnisch mit der Kurbelwelle gekoppelt. Die erste Ölpumpe ist vorzugsweise drehfest mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes verbunden. Die zweite Ölpumpe ist drehfest mit dem Planetenträger verbunden. Die zweite Ölpumpe dient als Bremse. Wird der Planetenträger mittels der zweiten Ölpumpe festgehalten, so dreht sich das Sonnenrad mit maximaler Drehzahl. Die erste Ölpumpe wird mit maximaler Drehzahl angetrieben. Wenn das Steuerventil in der zweiten Stellung angeordnet ist, sind die Saugleitung und die Druckleitung der Bremse verschlossen, die zweite Ölpumpe dreht sich nicht. Wird der Stellkolben zur Endlage der ersten Stellung bewegt, werden die Saugleitung und die Druckleitung der Bremse freigegeben und die Druckleitung der ersten Ölpumpe wird geschlossen. Die zweite Ölpumpe bzw. die Bremse beginnt zu drehen und die erste Ölpumpe wird langsamer. Ist der Stellkolben in der Endlage der ersten Stellung angelangt, steht die erste Ölpumpe komplett und nur die zweite Ölpumpe dreht und fördert.
-
Das Steuerventil ist insbesondere druckbetätigt, wobei der am Ausgang der beiden Ölpumpen anliegende Öldruck auf das Steuerventil über eine Steuerleitung zurückgeführt ist. Den Ausgang der Ölpumpen bilden dabei entsprechende Druckleitungen. Das Steuerventil ist gegen diesen Öldruck federbelastet. Wenn die Kraft aufgrund des Öldrucks kleiner als die Federkraft ist, dann ist das Steuerventil in der ersten Stellung angeordnet, wobei die erste Ölpumpe steht und die zweite Ölpumpe fördert. Wenn die Kraft aufgrund des Öldrucks größer als die Federkraft ist, dann ist das Steuerventil in der zweiten Stellung angeordnet, wobei die zweite Ölpumpe steht und die erste Ölpumpe fördert.
-
Die erste Ölpumpe ist in bevorzugter Ausgestaltung mit einem Sonnenrad gekoppelt und die zweite Ölpumpe ist mit einem Planetenträger gekoppelt. Der Antrieb ist mit einem Hohlrad gekoppelt. Der Antrieb ist durch eine Kurbelwelle des Kraftfahrzeugs gebildet.
-
Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Nebenaggregatsantriebsvorrichtung auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden wird nun eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung anhand der Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
-
1 in einer stark schematischen Darstellung eine Nebenaggregatsantriebsvorrichtung mit einem Planetengetriebe und zwei Nebenaggregaten in Form einer ersten Ölpumpe und einer zweiten Ölpumpe,
-
2 in einer schematischen Detaildarstellung ein Teil eines Ölkreislaufes mit den beiden Ölpumpen und einem Steuerventil, wobei der Durchfluss durch die zweite Ölpumpe gesperrt ist, und
-
3 in einer schematischen Detaildarstellung das Teil des Hydraulikkreislaufes aus 2, wobei der Durchfluss durch die erste Ölpumpe gesperrt ist.
-
In 1 ist eine Nebenaggregatsantriebsvorrichtung 1 für ein Kraftfahrzeug dargestellt. Die Nebenaggregatsantriebsvorrichtung 1 weist ein Planetengetriebe 2 auf. Ferner sind zwei Nebenaggregate 3, 4 vorgesehen. Die beiden Nebenaggregate 3, 4 sind mittels eines Antriebs (nicht näher dargestellt) über das Planetengetriebe 2 antreibbar. Der Antrieb ist insbesondere als Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeuges ausgebildet. Mittels des Verbrennungsmotors wird eine Kurbelwelle 5 mit einem Drehmoment M angetrieben. Die Kurbelwelle 5 ist in einem Gehäuse 6 gelagert.
-
Das Planetengetriebe 2 weist ein Hohlrad 7, einen Planetenträger 8 mit mehreren Planetenrädern (nicht näher dargestellt) und ein Sonnenrad 9 auf. Die Planetenräder sind an dem Planetenträger 8 drehbar gelagert. Die Planetenräder stehen nun zum einen im kämmenden Eingriff mit der Innenverzahnung des Hohlrads 7 und zum anderen im kämmenden Eingriff mit der Außenverzahnung des Sonnenrades 9.
-
In bevorzugter Ausgestaltung ist die Kurbelwelle 5 drehfest mit dem Hohlrad 7 verbunden. Die Kurbelwelle 5 treibt das Hohlrad 7 an. Das Hohlrad 7 bildet das Antriebsglied (nicht näher bezeichnet) des Planetengetriebes 2. Das erste Nebenaggregat 3 ist über eine Welle 10 mit dem Sonnenrad 9 drehfest verbunden. Konzentrisch zu der Welle 10 ist eine Hohlwelle 11 angeordnet, wobei die Hohlwelle 11 das zweite Nebenaggregat 4 mit dem Planetenträger 8 drehfest verbindet. Der Planetenträger 8 treibt das zweite Nebenaggregat 4 an.
-
Die eingangs genannten Nachteile sind nun dadurch vermieden, dass die beiden Nebenaggregate 3, 4 als Ölpumpen 12, 13 ausgebildet sind. Das erste Nebenaggregat 3 ist durch eine erste Ölpumpe 12 und das zweite Nebenaggregat 4 ist durch eine zweite Ölpumpe 13 gebildet.
-
Dies hat den Vorteil, dass die mechanische Antriebsleistung zur Förderung des Öls reduziert werden kann. Das Fördervolumen kann an den Bedarf des Verbrennungsmotors durch die Drehzahlvariabilität des Planetengetriebes 2 angepasst werden. Mit Hilfe des Planetengetriebes 2 werden die beiden Ölpumpen 12, 13 angetrieben. In Abhängigkeit von der Standübersetzung des Planetengetriebes 2 und der Eingangsdrehzahl der Kurbelwelle 5 können beide Ölpumpen 12, 13 in Abhängigkeit voneinander drehzahlvariabel betrieben werden.
-
Wenn die erste Ölpumpe 12 steht, dreht die zweite Ölpumpe 13 mit maximal möglicher Drehzahl. Wenn die erste Ölpumpe 12 mit maximaler Drehzahl dreht, steht die zweite Ölpumpe 13. Durch eine entsprechende Wahl der geometrischen Fördervolumina kann eine Anpassung des Gesamtfördervolumenstroms an den aktuellen Ölbedarf, unabhängig von der Eingangsdrehzahl der Kurbelwelle 5 vorgenommen werden.
-
Die beiden Ölpumpen 12, 13 können baugleich ausgebildet sein. In alternativer Ausgestaltung sind die Ölpumpen 12, 13 unterschiedlich ausgebildet. Die Ölpumpe 12 und/oder die Ölpumpe 13 können beispielsweise als Zahnradpumpen oder als Flügelzellenpumpen ausgebildet sein.
-
Die beiden Ölpumpen 12, 13 weisen jeweils einen Rotor auf, wobei der Rotor mit der entsprechenden Welle 10 beziehungsweise der Hohlwelle 11 verbunden ist. Die beiden Ölpumpen 12, 13 fördern Öl aus einem gemeinsamen Ölsumpf 14. Das Öl wird dabei aus dem Ölsumpf 14 über die beiden Ölpumpen 12, 13 zu dem Verbrennungsmotor 15 gefördert. Jeder der Ölpumpen 12, 13 ist dabei eine Saugleitung 16, 18 und eine Druckleitung 17, 19 zugeordnet. Der Ölpumpe 12 ist eine Saugleitung 16 und eine Druckleitung 17 zugeordnet. Der Ölpumpe 13 ist eine Saugleitung 18 und eine Druckleitung 19 zugeordnet.
-
Wie in 2 und 3 dargestellt ist, weist die Nebenaggregatsantriebsvorrichtung 1 ferner ein Steuerventil 20 auf. Das Steuerventil 20 weist mehrere nicht näher bezeichnete Anschlüsse auf. Mittels des Steuerventils 20 ist ein erster Druckleitungsabschnitt 17a mit einem zweiten Druckleitungsabschnitt 17b der Druckleitung 17 verbindbar beziehungsweise diese beiden Druckleitungsabschnitte 17a, 17b sind mittels des Steuerventils 20 voneinander trennbar. Die Druckleitung 17 der ersten Ölpumpe 12 ist mittels des Steuerventils 20 sperrbar und öffenbar.
-
Mittels des Steuerventils 20 ist ferner die Druckleitung 19 der zweiten Ölpumpe 13 sperrbar und öffenbar. Die Druckleitung 19 weist zwei Druckleitungsabschnitte 19a und 19b auf, wobei die beiden Druckleitungsabschnitte 19a, 19b mittels des Steuerventils 20 verbindbar und trennbar sind. Der Druckleitungsabschnitt 19a ist mit einem Eingang des Steuerventils 20 und der Druckleitungsabschnitt 19b ist mit einem Ausgang des Steuerventils 20 verbunden.
-
Ferner ist mittels des Steuerventils 20 die Saugleitung 18 sperrbar und öffenbar. Die Saugleitung 18 weist zwei Saugleitungsabschnitte 18a, 18b auf, wobei die beiden Saugleitungsabschnitte 18a, 18b mittels des Steuerventils 20 verbindbar und voneinander trennbar sind.
-
In der in 2 dargestellten Stellung des Steuerventils 20 sind die Druckleitung 18 und die Saugleitung 19 der zweiten Ölpumpe 13 gesperrt. Da die Druckleitung 19 und die Saugleitung 18 gesperrt sind, steht die zweite Ölpumpe 13. In dieser zweiten Stellung des Steuerventils 20 ist die Druckleitung 17 der ersten Ölpumpe 12 geöffnet. Die erste Ölpumpe 12 läuft mit maximaler Drehzahl und maximalen Fördervolumen.
-
In der in 3 dargestellten ersten Stellung des Steuerventils 20 sind sowohl die Saugleitung 18 als auch die Druckleitung 19 der zweiten Ölpumpe 13 mittels des Steuerventils 20 geöffnet. Die Druckleitung 17 der ersten Ölpumpe 12 ist mittels des Steuerventils 20 gesperrt. Hierdurch ist die erste Ölpumpe 12 gebremst und die zweite Ölpumpe 13 dreht und fördert.
-
Wenn das Steuerventil 20 von der zweiten Stellung (2) in die erste Stellung (3) bewegt wird, werden die Saugleitung 18 und die Druckleitung 19 der vorher als Bremse arbeitenden, zweiten Ölpumpe 13 freigegeben und die Druckleitung 17 der ersten Ölpumpe 12 wird verschlossen. Die zweite Ölpumpe 13 beginnt zu fördern, wobei die erste Ölpumpe 12 langsamer dreht.
-
Ist das Steuerventil 20 in der in 3 dargestellten Endlage angelangt, steht die erste Ölpumpe 12 und nur die zweite Ölpumpe 13 dreht sich.
-
Das Steuerventil 20 ist druckbetätigt, wobei der am Ausgang bzw. in den Druckleitungsabschnitten 17b, 19b der beiden Ölpumpen 12, 13 anliegende Öldruck auf das Steuerventil 20 über eine Steuerleitung 21 zurückgeführt ist. Das Steuerventil 20 ist federbelastet, wobei, wenn die Kraft aufgrund des Öldrucks kleiner als die Federkraft ist, das Steuerventil 20 in der ersten Stellung (3) angeordnet ist. In der in 2 dargestellten zweiten Stellung liegt ein hoher Öldruck an der Steuerleitung 21 an, so dass die Feder komprimiert ist. Wenn die Kraft aufgrund des Öldrucks größer als die Federkraft ist, ist das Steuerventil 20 in der zweiten Stellung (2) angeordnet. Hierdurch ergibt sich die Regelung in Abhängigkeit von dem Öldruck. In der in 3 dargestellten Grundstellung oder ersten Stellung liegt ein niedriger Öldruck 21 an, wobei die Federkraft ausreichend ist, den Stellkolben in die erste Stellung zu verschieben.
-
Aufgrund der Übersetzung des Planetengetriebes 2 können sich so unterschiedliche Förderniveaus der Ölpumpen 12, 13 einstellen. Es sind so zwei Druckniveaus erzielbar. Die zur Ölversorgung benötigte Antriebsleistung ist bedarfsgerecht reduzierbar, ohne dass die Kurbelwellendrehzahl verändert wird. Hierdurch kann der zur Ölversorgung nötige Kraftstoffverbrauch vermindert werden.
-
Es ist möglich, die Drehrichtung einer der beiden Ölpumpen 12, 13 oder beider Ölpumpen 12, 13 umzukehren, um die entsprechende Ölpumpe 12, 13 zum Absaugen des Öls aus dem Verbrennungsmotor zu nutzen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Nebenaggregatsantriebsvorrichtung
- 2
- Planetengetriebe
- 3
- Nebenaggregat
- 4
- Nebenaggregat
- 5
- Kurbelwelle
- 6
- Gehäuse
- 7
- Hohlrad
- 8
- Planetenträger
- 9
- Sonnenrad
- 10
- Welle
- 11
- Hohlwelle
- 12
- Ölpumpe
- 13
- Ölpumpe
- 14
- Ölsumpf
- 15
- Verbrennungsmotor
- 16
- Saugleitung
- 17
- Druckleitung
- 17a
- Druckleitungsabschnitt
- 17b
- Druckleitungsabschnitt
- 18
- Saugleitung
- 18a
- Saugleitungsabschnitt
- 18b
- Saugleitungsabschnitt
- 19
- Druckleitung
- 19a
- Druckleitungsabschnitt
- 19b
- Druckleitungsabschnitt
- 20
- Steuerventil
- 21
- Steuerleitung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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.
-
Zitierte Patentliteratur
-
