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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Befestigungsstruktur für die Installation von Komponenten und Systemen an einem Motor. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung eine solche Befestigungsstruktur, die die Wartung verschiedener Komponenten und Systeme eines Motors ermöglicht, während sie gleichzeitig die Betriebsparameter dieser verschiedenen Komponenten und Systeme innerhalb gewünschter Betriebsbereiche hält.
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Hintergrund
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Verbrennungsmotoren werden oft in Ausrüstung für die Erdbewegung, den Bau und den Bergbau und dergleichen verwendet. Bei einer herkömmlichen Motorkonfiguration ist eine Vielzahl von Komponenten wie etwa Kraftstofffilter, Ölfilter, Kraftstoffpumpen-Steuerungseinstelldeckel, Wasserleitungen, ATAAC-Leitungen (Luft-Luft-Nachkühler) etc. an dem Motor montiert. Insbesondere ist ein Wechselstromgenerator nahe dem Abgassystem platziert. Als Ergebnis führt dies zu einer Beschädigung des Wechselstromgenerators bei hohen Temperaturbedingungen. Darüber hinaus ist in vielen aktuellen Motorkonfigurationen kein anderer Raum zur Befestigung des Wechselstromgenerators verfügbar.
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Insbesondere ist es oft notwendig, einen AC- oder Klimaanlagen-Kompressor und Wechselstromgenerator durch konstante Riemenspannung unter Verwendung von Leistung von der Kurbelwelle anzutreiben, während die maximale Umgebungstemperatur von 105 Grad Celsius (für den Wechselstromgenerator) nicht überschritten wird, wobei es dennoch möglich sein muss, Kraftstofffilter, Ölfilter, Kraftstoffpumpen-Steuerungseinstelldeckel, Wasserleitungen, ATAAC-Leitungen an dem Motor zu montieren. Vorzugsweise sollten diese Erfordernisse erfüllt werden, ohne das vordere Gehäuse des Motors zu belasten, während auch gleichzeitig eine einfache Wartung der verschiedenen Komponenten wie etwa des Kraftstoff- und Ölfilters etc. ermöglicht wird.
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Das
US-Pat. Nr. 8,794,209 betrifft ein Motorbefestigungssystem für Leistungsanlagen. Das Befestigungssystem beinhaltet einen röhrenförmigen Rahmen, einen Verbrennungsmotor und einen oder mehrere Träger zur Befestigung des Motors an dem röhrenförmigen Rahmen. Der Verbrennungsmotor beinhaltet einen Motorblock und einen Kurbelgehäusedeckel der an dem Motorblock angebracht ist. Der eine oder die mehreren Träger sind einteilig mit dem Gehäuse und erstrecken sich von zumindest einem von dem Motorblock und dem Kurbelgehäusedeckel weg. Zusätzlich sind der eine oder die mehreren Träger so konstruiert, dass sie an dem Rahmen befestigt werden können, und sind so konturiert, dass sie mit einem Abschnitt eines Profils des Rahmens zusammenpassen.
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Das Motorbefestigungssystem des '209-Patents geht jedoch nicht darauf ein, die verschiedenen an dem Motor angebrachten Komponenten und Systeme mit gewünschten Parametern zu betreiben, während gleichzeitig vermieden wird, das vordere Gehäuse des Motors zu belasten, und eine gute Wartbarkeit der verschiedenen Komponenten und Systeme des Motors zu gewährleisten. Dementsprechend ist es wünschenswert, eine Motorbefestigungsstruktur zu entwickeln, die diese Erfordernisse anspricht.
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Zusammenfassung
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Eine Befestigungsstruktur für eine Motoranordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann bereitgestellt werden. Die Befestigungsstruktur kann umfassen: eine Montagehalterung, der einen einzelnen einteiligen Materialbogen umfasst, wobei die Montagehalterung einen oberen Abschnitt beinhaltet, der eine erste Wiege mit einer ersten konkaven Oberfläche, die einen ersten Krümmungsradius und eine erste Längsachse definiert, und eine zweite Wiege mit einer zweiten konkaven Oberfläche, die einen zweiten Krümmungsradius definiert, der sich von dem ersten Krümmungsradius unterscheidet, beinhaltet. Die zweite konkave Oberfläche kann auch eine zweite Längsachse definieren, die parallel zur ersten Längsachse ist. Ein erstes Paar von Montageflächen kann jede Seite der ersten Wiege überspannen, und ein zweites Paar von Montageflächen kann jede Seite der zweiten Wiege überspannen.
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Auch eine Motoranordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird bereitgestellt. Die Motoranordnung kann einen Motorblock und eine Befestigungsstruktur umfassen, die eine Montagehalterung beinhaltet, der einen einzelnen einteiligen Materialbogen umfasst. Die Montagehalterung kann einen oberen Abschnitt beinhalten, der eine erste Wiege mit einer ersten konkaven Oberfläche, die einen ersten Krümmungsradius und eine erste Längsachse definiert, und eine zweite Wiege mit einer zweiten konkaven Oberfläche, die einen zweiten Krümmungsradius definiert, der sich von dem ersten Krümmungsradius unterscheidet, beinhaltet, wobei die zweite konkave Oberfläche auch eine zweite Längsachse definiert und einen vorderen Abschnitt und einen hinteren Abschnitt beinhaltet, die entlang der zweiten Längsachse angeordnet sind. Die Montagehalterung kann auch einen Fortsatz beinhalten, der sich von der zweiten konkaven Oberfläche nach oben erstreckt und nahe dem hinteren Abschnitt der zweiten konkaven Oberfläche angeordnet ist. Ein AC-Kompressor steht mit der ersten Wiege in Kontakt, und ein Wechselstromgenerator kann mit der zweiten Wiege in Kontakt stehen.
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Figurenliste
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Die beigefügten Zeichnungen, die hierin aufgenommen sind und einen Teil dieser Beschreibung bilden, veranschaulichen mehrere Ausführungsformen der Offenbarung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Prinzipien der Offenbarung. In den Zeichnungen ist:
- 1 eine Perspektive einer Motoranordnung die eine integrierte Befestigungsstruktur gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung integriert.
- 2 ist eine perspektivische Ansicht der integrierten Befestigungsstruktur von 1 und ist von dem Motor getrennt dargestellt.
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Detaillierte Beschreibung
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Im Folgenden wird nun detailliert auf die Ausführungsformen der Offenbarung Bezug genommen, wobei Beispiele dafür in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind. Wo dies möglich ist, werden dieselben Bezugszeichen innerhalb der Zeichnungen verwendet, um auf dieselben oder ähnliche Teile zu verweisen. In einigen Fällen wird ein Bezugszeichen in dieser Beschreibung angegeben und die Zeichnungen zeigen das Bezugszeichen gefolgt von einem Buchstaben, zum Beispiel 100a, 100b, oder von Hochstrichen, zum Beispiel 100', 100" etc. Es sollte klar sein, dass die Verwendung von Buchstaben oder Hochstrichen unmittelbar nach einem Bezugszeichen darauf hinweist, dass diese Merkmale in ähnlicher Weise gestaltet sind und ähnliche Funktionen aufweisen, wie dies oftmals der Fall ist, wenn die Geometrie um eine Symmetrieebene spiegelbildlich verläuft. Um die Erläuterungen in dieser Beschreibung zu vereinfachen, werden die Buchstaben und Hochstriche hierin oft nicht eingeschlossen, können aber in den Zeichnungen dargestellt sein, um die Vielzahl der innerhalb dieser schriftlichen Beschreibung erläuterten Merkmale mit ähnlicher Funktion oder Geometrie anzuzeigen.
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Es werden nun verschiedene Ausführungsformen eines einstückigen integrierten Bügels aus Aluminium erläutert, welcher den AC-Kompressor und Wechselstromgenerator an der Oberseite des Motors befestigt. Die Konstruktion des Bügels hilft sicherzustellen, dass die hohen Abgastemperaturen den Wechselstromgenerator nicht beeinträchtigen können. Darüber hinaus kann Konstruktion des Bügels auch für die Befestigung der übrigen Komponenten und Systeme des Motors sorgen. Insbesondere kann die Montagehalterung aus einer Aluminiumlegierung bestehen, die ein geringeres Gewicht als frühere Materialien aufweist und das vordere Gehäuse des Motors nicht wesentlich belastet. Zusätzlich kann die Montagehalterung es erlauben, die verschiedenen Komponenten und Systeme des Motors einfach zu befestigen und zu warten.
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Mit Blick auf 1 und 2 wird nun eine Motoranordnung 100 erläutert, die eine Befestigungsstruktur 200 gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung verwenden kann. Die Motoranordnung 100 kann einen Motorblock 102 und eine Befestigungsstruktur 200 zum Anbringen verschiedener Komponenten und Systeme an der Motoranordnung 100 beinhalten.
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Nun bezugnehmend auf 2 kann die Befestigungsstruktur 200 eine Montagehalterung 202 umfassen, der einen einzelnen einteiligen Materialbogen umfasst, der durch Gießen, Schmieden, Metallblechfertigung etc. gebildet wird. In konkreten Ausführungsformen kann das Material ein Aluminiumguss sein, jedoch sind auch andere Materialien möglich. Die Montagehalterung 202 kann einen oberen Abschnitt 204 beinhalten, der eine erste Wiege 206 beinhaltet, die eine erste konkave Oberfläche 208 beinhaltet, die einen ersten Krümmungsradius 210 und eine erste Längsachse 212 definiert. In ähnlicher Weise auch eine zweite Wiege 214, die eine zweite konkave Oberfläche 216 beinhaltet, die einen zweiten Krümmungsradius 218 definiert, der sich von dem ersten Krümmungsradius 210 unterscheidet. Die zweite konkave Oberfläche 216 kann auch eine zweite Längsachse 220 definieren, die parallel zur ersten Längsachse 212 ist. Dies muss nicht bei allen anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung der Fall sein.
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Zusätzlich kann ein erstes Paar von Montageflächen 222 jede Seite der ersten Wiege 206 überspannen, und ein zweites Paar von Montageflächen 224 kann jede Seite der zweiten Wiege 214 überspannen. Diese Flächen können verwendet werden, um einen Wechselstromgenerator und eine Klimaanlage an der Montagehalterung 202 mithilfe von Bändern zu befestigen, wie dies hierin noch in größerem Detail erläutert werden wird.
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In ähnlicher Weise kann die Montagehalterung 202 ferner eine linke Montagefläche 226 umfassen, die flach ist, sowie eine rechte Montagefläche 228, die ebenfalls flach ist. In anderen Ausführungsformen sind auch andere Konfigurationen dieser Flächen möglich. Für die in 2 gezeigte Ausführungsform ist die linke Montagefläche 226 nicht parallel zu der rechten Montagefläche 228. Darüber hinaus ist die linke Montagefläche 226 parallel zu der ersten Längsachse 212 der ersten Wiege 206 und zu der zweiten Längsachse 220 der zweiten Wiege 214. Wie hierin noch in größerem Detail erläutert werden wird, können diese Montageflächen 226, 228 verwendet werden, um eine Ölfilteranordnung und eine Kraftstofffilteranordnung an der Montagehalterung 202 anzubringen.
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Die Montagehalterung 202 kann ferner eine erste Vielzahl von Befestigungsvorsprüngen 230 umfassen, die dazu ausgestaltet sind, zu erlauben, dass andere Komponenten an der Montagehalterung 202 angebracht werden können (d. h., dass diese Befestigungsvorsprünge groß genug sein können und größere Stützflächen für diese Komponenten (z. B. Laufrollen) bieten können). Auch definiert jeder der ersten Vielzahl von Befestigungsvorsprüngen 230 eine Öffnung 232, die dazu ausgestaltet ist, ein Befestigungselement aufzunehmen. Zumindest einer 230' der ersten Vielzahl von Befestigungsvorsprüngen 230 kann benachbart zu und unter der zweiten Wiege 214 angeordnet sein. Andererseits kann die Montagehalterung 202 einen Bodenabschnitt 240 beinhalten, und zumindest zwei 230" der ersten Vielzahl von Befestigungsvorsprüngen 230 können benachbart zu dem Bodenabschnitt 240 des Montagebügels 202 angeordnet sein.
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Die Montagehalterung 202 kann ferner eine äußere ringförmige Wand 242 umfassen, die eine zylindrische Konfiguration mit einer Umfangsrichtung C242 beinhaltet, sowie eine innere ringförmige Wand 244, die eine im wesentlichen dreieckige Konfiguration beinhaltet (z. B. ein dreiseitige gelappte Konfiguration). Die innere ringförmige Wand 244 kann von der äußeren ringförmigen Wand 242 nach innen versetzt sein. Die äußere ringförmige Wand 242 kann unter der ersten Wiege 206 und der zweiten Wiege 214 angeordnet sein und kann ferner eine zweite Vielzahl von Befestigungsvorsprüngen 246 umfassen, die eine kreisförmige Anordnung bilden, die in Umfangsrichtung an der äußeren ringförmigen Wand 242 angeordnet ist.
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Nun bezugnehmend auf 1 wird nun die Motoranordnung 100 in ihrer Gesamtheit beschrieben. Die Motoranordnung 100 kann einen Motorblock 102 und eine Montagehalterung 202 umfassen, der dem vorstehend hierin beschriebenen ähnlich oder mit diesem identisch ist.
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Wie am besten in 2 zu sehen ist, kann die erste Wiege 206 eine erste konkave Oberfläche 208, die einen ersten Krümmungsradius 210 und eine erste Längsachse 212 definiert, und eine zweite Wiege 214 beinhalten, die eine zweite konkave Oberfläche 216 beinhaltet, die einen zweiten Krümmungsradius 218 definiert, der größer ist als der erste Krümmungsradius 210. Die zweite konkave Oberfläche 216 kann auch eine zweite Längsachse 212 definieren und kann einen vorderen Abschnitt 248 und einen hinteren Abschnitt 250 beinhalten, die entlang der zweiten Längsachse 220 angeordnet sind. Die Montagehalterung 202 kann auch einen Fortsatz 251 beinhalten, der sich von der zweiten konkaven Oberfläche 216 nach oben erstreckt und nahe dem hinteren Abschnitt 250 der zweiten konkaven Oberfläche 216 angeordnet ist.
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Erneut mit Blick auf 1 kann ein AC-Kompressor 104 mit der ersten Wiege 206 in Kontakt stehen oder darauf ruhen, und ein Wechselstromgenerator 106 kann mit der zweiten Wiege 214 in Kontakt stehen oder darauf ruhen. Wie am besten in 2 zu sehen ist, kann die Motoranordnung 100 ferner eine linke Montagefläche 226, die flach ist, und eine rechte Montagefläche 228, die ebenfalls flach und nicht parallel zu der linken Montagefläche 226 ist, umfassen. Zurück zu 1 kann die Motoranordnung 100 ferner eine Ölfilteranordnung 108 umfassen, die an der linken Montagefläche 226 angebracht ist, sowie eine Kraftstofffilteranordnung 110, die an der rechten Montagefläche 228 angebracht ist.
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Wie am besten zu verstehen ist, wenn man 1 und 2 zusammen betrachtet, kann die Motoranordnung 100 ferner eine erste Vielzahl von Laufrädern 112 umfassen (zum Beispiel kann ein Riemen 114 um die Laufräder 112 und andere Abschnitte des AC-Kompressors 104, des Wechselstromgenerators 106, der Kurbelwellenriemenscheibe 116, etc. herum geführt sein). Jedes der ersten Vielzahl von Laufrädern 112 kann an einem der ersten Vielzahl von Befestigungsvorsprüngen 230 angebracht sein. Zumindest einer 230' der ersten Vielzahl von Befestigungsvorsprüngen 230 kann benachbart zu und unter der zweiten Wiege 214 angeordnet sein.
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Die Montagehalterung 202 kann einen Bodenabschnitt 240 beinhalten, und zumindest drei 230'" der ersten Vielzahl der Befestigungsvorsprünge 230 können benachbart zu dem Bodenabschnitt 240 des Montagebügels 202 angeordnet sein. Einer der drei Befestigungsvorsprünge 230"' ist ein mittlerer Befestigungsvorsprung 252, der zwischen zwei der anderen Befestigungsvorsprünge 230 angeordnet ist (kann auch größer sein), die benachbart zu dem Bodenabschnitt 240 des Montagebügels angeordnet sind. Die Motoranordnung 100 kann ferner eine automatische Spanneranordnung 118 umfassen, die an dem mittleren Befestigungsvorsprung 252 angebracht ist.
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Die Montagehalterung 202 kann eine Vielzahl von entkernten Hohlräumen 254 definieren, welche das Gewicht der Montagehalterung 202 verringern und eine konsistente Nennwanddicke erzeugen, was helfen kann, die Wahrscheinlichkeit von Leerräumen oder Poren während eines Gießprozesses zu verringern, der zur Herstellung der Montagehalterung 202 verwendet wird. Die Montagehalterung 202 kann auch eine erste obere Montagefläche 256 beinhalten, die unmittelbar neben der linken Montagefläche 228 angeordnet ist. Eine erste Halterung 120 kann an der ersten oberen Montagefläche angebracht sein, um Wasserleitungen 122 daran zu halten. In ähnlicher Weise kann eine zweite obere Montagefläche 258 unmittelbar neben der rechten Montagefläche 228 angeordnet sein, und eine zweite Halterung 124 kann vorgesehen sein, um ATAAC-Leitungen (nicht dargestellt, aber durch unterbrochene Linien 138 angedeutet) daran zu halten.
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Die Motoranordnung 100 kann ferner eine äußere ringförmige Wand 242, die eine zylindrische Konfiguration aufweist, und eine innere ringförmige Wand 244, die eine im Wesentlichen dreieckige Konfiguration aufweist, umfassen. Die innere ringförmige Wand 244 kann von der äußeren ringförmigen Wand 242 nach innen versetzt sein, während die äußere ringförmige Wand 242 unter der ersten Wiege 206 und der zweiten Wiege 214 angeordnet sein kann. Auch eine Kraftstoffpumpenanordnung 126 kann vorgesehen sein, die sich nach unten in die Motoranordnung 100 hinein erstreckt und in Kommunikation mit einer zentralen Öffnung 128 stehen kann, die zum Teil die innere ringförmige Wand 244 definiert (siehe 2). Ein Kraftstoffpumpendeckel 130 kann an der inneren ringförmigen Wand 244 angebracht sein und die zentrale Öffnung 128 abdecken (siehe 1).
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Verschiedene weitere Schmierleitungen 132, Abgasleitungen 134 und ein Kabelbaum 136, die für den Fluidtransport und die Kommunikation für verschiedene Systeme der Motoranordnung 100 sorgen, sind in 1 ebenfalls dargestellt. Unterbrochene Linien 138 stellen die ATAAC-Leitungen dar, während durchgezogene Linien 140 eine Hochtemperaturzone darstellen, was darauf hinweist, dass die Montage des Wechselstromgenerators über dieser Zone und von ihr entfernt helfen kann, die Lebensdauer des Wechselstromgenerators zu verlängern oder auf andere Weise helfen kann, dass der Wechselstromgenerator korrekt funktioniert.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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In der Praxis können eine Montagehalterung, eine Motoranordnung oder eine Maschine oder ein Fahrzeug, das eine Montagehalterung oder eine Motoranordnung gemäß einer beliebigen hierin beschriebenen Ausführungsform verwendet, in einem OEM- oder Sekundärmarktkontext verkauft, gekauft, hergestellt oder auf andere Weise erhalten werden. Dadurch kann für eine bessere Wartbarkeit, Zuverlässigkeit und/oder Haltbarkeit für die Montagehalterung, die Motoranordnung oder eine Maschine oder ein Fahrzeug, das diese(n) einsetzt, gesorgt werden.
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Dem Fachmann ist klar, dass verschiedene Modifikationen und Variationen an den Ausführungsformen der Vorrichtung und des Verfahrens der Anordnung, wie sie hierin erläutert wird, vorgenommen werden können, ohne vom Umfang und Geist der Erfindung(en) abzuweichen. Weitere Ausführungsformen dieser Offenbarung werden dem Fachmann klar sein, wenn er die Beschreibung und praktische Ausführung der verschiedenen hierin offenbarten Ausführungsformen in Betracht zieht. Zum Beispiel kann ein Teil der Ausrüstung anders konstruiert sein und funktionieren, als hierin beschrieben wurde, und bestimmte Schritte jedes der Verfahren können entfallen, in anderer Reihenfolge, als sie speziell erwähnt wurde, ausgeführt werden, oder in einigen Fällen auch gleichzeitig oder in Teilschritten ausgeführt werden. Darüber hinaus können verschiedene Variationen oder Modifikationen an bestimmten Aspekten oder Merkmalen verschiedener Ausführungsformen vorgenommen werden, um weitere Ausführungsformen zu schaffen, und andere Merkmale und Aspekte verschiedener Ausführungsformen können zu anderen Merkmalen oder Aspekten anderer Ausführungsformen hinzugefügt werden, oder solche ersetzen, um noch weitere Ausführungsformen zu schaffen.
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Die Beschreibung und die Beispiele sollen als rein beispielhaft betrachtet werden, wobei der wahre Schutzbereich und Geist der vorliegenden Erfindung(en) durch die folgenden Ansprüche und deren Äquivalente beschrieben wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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