DE112009000950T5

DE112009000950T5 - Integriertes Öl-Pumpen-, Wasser-Pumpen- und Ölkühler-Modul

Info

Publication number: DE112009000950T5
Application number: DE112009000950T
Authority: DE
Inventors: Douglas G. Hunter; Dennis Koenig; Pei-lung Sun
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: SLW Automotive Inc
Priority date: 2008-04-25
Filing date: 2009-04-01
Publication date: 2011-09-29
Also published as: WO2009131812A2; WO2009131812A3; US20110039250A1; DE112009000950T8

Abstract

Ein Modul 7 für einen Verbrennungs-Motor wird bereitgestellt. Das Modul enthält ein Gehäuse 10 zum Anschluss an einen Verbrennungs-Motor 16, wobei das Gehäuse 10 einen Kühlmittel-Einlass 40 und -Auslass 52 und einen Schmiermittel-Einlass 26 und -Auslass 38 aufweist. Das Gehäuse 10 hat eine Schmiermittel-Wärmeaustausch-Kammer 36. Eine Kühlmittel-Pumpe 42 ist an dem Gehäuse 10 befestigt. Eine Schmiermittel-Pumpe 30 befindet sich innerhalb des Gehäuses. Eine Wärmeaustausch-Abgrenzung 68 trennt die Schmiermittel-Wärmeaustausch-Kammer 36 in Schmiermittel- und Kühlmittel-Teilbereiche 64, 66.

Description

Gebiet der Erfindung
Das Gebiet der vorliegenden Erfindung betrifft Verbrennungs-Motoren, insbesondere Verbrennungs-Motoren, die für den Einsatz in Kraftfahrzeugen geeignet sind.
Hintergrund der Erfindung
Über die letzten drei Jahrzehnte gibt es auf dem Automobil-Markt und in der Automobil-Technik verschiedene Trends, die verursacht haben, dass die Betriebs-Temperaturen von Motorschmieröl deutlich ansteigen. Diese Trends beinhalten steigende Kraftstoffpreise, den Wunsch, die Abhängigkeit von importiertem Öl zu reduzieren, den Wunsch, die ökologischen Auswirkungen des Betriebs von Fahrzeugen zu vermindern, Veränderungen an der Fahrzeug-Gestaltung, höhere Motorleistung und mehr Einsatz von Schmiermittel, um die Kühlung von dem Motor zu unterstützen. Diese Trends haben zum Einbau von Motor-Ölkühlern bei einer höheren Anzahl von Pkw-Motoren geführt, um die Regelung der Temperatur des Öls von dem Motor zu unterstützen. Dementsprechend benötigen mehr Kfz-Motoren einen Schmiermittel-Kühler.
Um Montagekosten zu vermindern, ist es wünschenswert, ein Motor-Modul bereitzustellen, das eine Schmiermittel-Pumpe, Kühlmittel-Pumpe und einen Ölkühler in einem einzigen Gehäuse bereitstellt. Ein solches, wie oben beschriebenes Modul kann bei der Durchsicht von den US-Patenten 4 370 957 und 5 887 562 gefunden werden.
Es ist wünschenswert, ein Gehäuse für einen Verbrennungs-Motor bereitzustellen, das die Schmier- und Kühlmittel-Pumpen und einen Schmiermittel-Kühler enthält. Es ist auch wünschenswert, ein solches, wie oben beschriebenes Gehäuse bereitzustellen, das eine Alternative zu den genannten US-Patenten darstellt.
Kurzdarstellung der Erfindung
Um die oben erwähnten und andere Wünsche zu erfüllen, wurde die Offenbarung der vorliegenden Erfindung geschaffen. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Modul für einen Verbrennungs-Motor vorgesehen, das die Schmiermittel- und Kühlmittel-Pumpen und den Ölkühler kombiniert. Alle drei Komponenten sind in einem einzigen Modul mit einem gemeinsamen Gehäuse vorgesehen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Funktions-Ansicht eines erfinderischen Moduls gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine schematische Darstellung des erfinderischen Moduls der vorliegenden Erfindung, das die Funktion der Erfindung weiter veranschaulicht;
3 ist eine schematische Ansicht einer Ausführungsform des Moduls, das in den 1 und 2 dargestellt wird;
4 zeigt eine Teilansicht einer alternativen bevorzugten Ausführungsform eines Moduls, das in 3 dargestellt wird;
5 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines weiteren alternativen bevorzugten Moduls gemäß der vorliegenden Erfindung;
6 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 6-6 von 5;
7 ist eine Querschnittsansicht einer alternativen bevorzugten Ausführungsform eines Moduls gemäß der vorliegenden Erfindung;
8 zeigt eine Schnittansicht einer weiteren alternativen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit den Schmiermittel- und Kühlmittel-Pumpen, die auf einer gemeinsamen axial ausgerichteten Welle angetrieben werden.
Beschreibung der Erfindung im Einzelnen
Unter Bezugnahme auf 1–3 weist das Modul 7 gemäß der vorliegenden Erfindung ein Gehäuse 10 auf. Das Gehäuse 10 weist eine äußere Hälfte 12 auf, die typischerweise durch Bolzen (nicht dargestellt) an eine innere Hälfte 14 mit Befestigungs-Mitteln verbunden ist.
Der Motorblock 16 weist Reihen 18 und 20 auf. Jede Motor-Reihe hat eine Vielzahl von Zylinder-Bohrungen, die von verschiedenen Schmierungs- und Kühlmittel-Wegen umgeben sind. Das Modul 7 weist einen Schmiermittel-Einlass 26 auf, der mit der Schmiermittel-Pumpenkammer 28A verbunden ist. In einer alternativen Ausführungsform 17 des Moduls (4) ist ein Schmiermittel-Einlass 27 auf der Vorderseite 29 einer Gehäuses-Innen-Hälfte 31 angeordnet. Dies ermöglicht eine Verbindung direkt mit dem Schmiermittel-Auslass des Motors bei der Montage des Moduls 17 mit dem Motorblock 16.
Unter Bezugnahme auf 3 ist innerhalb des Gehäuses 10 zwischen Schmiermittel-Pumpen-Einlass- und -Auslass-Kammern 28A und 28B eine schematisch dargestellte Schmiermittel-Zahnrad-Pumpe 30 angebracht. Die Schmiermittel-Pumpe 30 wird durch eine Welle 32 angetrieben, die um eine Drehachse 33 rotiert. Die Welle 32 kann direkt vom Motor über ein Getriebe angetrieben werden (nicht dargestellt), das mit einem Zahnrad, angebracht an einer Motor-Kurbelwelle (nicht dargestellt), in Eingriff ist. Bei anderen Anwendungen wird die Welle 32 durch eine Riemenscheibe 21 (gestrichelt dargestellt) angetrieben, die wiederum durch ein flexibles Kraftübertragungsglied, wie ein Band oder eine Kette, angetrieben wird.
Die Schmiermittel-Pumpen-Auslass-Kammer 28B gelangt in eine Schmiermittel-Wärmeaustausch-Kammer 36. Die Schmiermittel-Wärmeaustausch-Kammer 36 ist fluid mit einem Schmiermittel-Auslass 38 verbunden. Der Schmiermittel Auslass 38 liefert Schmiermittel wieder zurück an den Motorblock 16. Oberhalb der Schmiermittel-Wärmeaustausch-Kammer 36 sind Kühlmittel-Pumpen-Einlass- und -Auslass-Kammern 40A und 40B. Befestigt zwischen den Schrniermittel-Pumpen-Karnmern 40A und 40B ist eine Kühlmittel-Pumpe 42. Die Kühlmittel-Pumpe 42 wird von einer Welle 44 angetrieben, die um eine Achse 46 drehbar ist, die in der Regel parallel und oberhalb der Schmiermittel-Pumpen-Drehachse 33 liegt. In ähnlicher Weise zu der Welle 32 kann Welle 44 durch ein Getriebe (nicht dargestellt), in Eingriff mit einem Zahnrad (nicht dargestellt), verbunden mit einer Motor-Kurbelwelle oder einer Riemenscheibe 48 (gestrichelt dargestellt), angetrieben werden. Fluid, gekühlt in einem Fahrzeug-Kühler (unter der Annahme eines offenen Thermostats) wird an die Kühlmittel-Pumpe-Kammer 40A über einen Kühlmittel-Einlass 41 geliefert. Die Kühlmittel-Pumpe 42 liefert dann Kühlmittel in die Schmiermittel-Wärmeaustausch-Kammer 36 über Kühlmittel-Pumpen-Auslass-Kammer 40B. Kühlmittel-Auslässe 52 sind vorgesehen, um Kühlmittel wieder zurück zu den Motor-Zylinderblock-Reihen 18 und 20 zu liefern. Ein optionaler Teiler 54 mit einem Kanal 56 trennt die Wärmeaustausch-Kammer 36 von der Kühlmittel-Auslass-Kammer 40B. Falls gewünscht, können die Kammern 40B und 36 durchgehend sein. In gleicher Weise trennt ein optionaler Teiler 58 mit einem Kanal 60 die Kammern 28B und 36. Die Trennung der Wärmeaustausch-Kammer 36 in Schmiermittel- und Kühlmittel-Teilbereiche 64 und 66 ist eine Wärmeaustausch-Abgrenzung 68.
Die Wärmeaustausch-Abgrenzung 68 wird durch ein gewelltes Stück Metallblech oder ein anderes geeignetes Material bereitgestellt. Die Abgrenzung 68 weist äußerste Enden 70 auf, die in entsprechende Schlitze, vorgesehen in den Hälften 12 und 14, eingebaut sind. Um für zusätzliche Dichtung zu sorgen, ist ein elastomeres Dichtungs-Element 74, das an die gewellte Abgrenzung 68 anstößt, vorgesehen. Die Seitenkanten der Abgrenzung 68 weisen abgedichtete Enden auf, die mit den Seitenwänden der Hälften 12 und 14 im Eingriff sind. Das Modul 7 weist zwei Kühlmittel-Auslässe 52 auf, wie am besten im Funktions-Schema der 2 gezeigt wird. Für einen Kühlmittel-Auslass 52 ist die Richtung des Kühlmittels thermisch gleichsinnig ausgerichtet mit der Richtung des Schmiermittels, wie am besten durch den Pfeil 80 dargestellt wird. Für einen Kühlmittel Auslass 52 ist die Richtung der Fluid-Strömung entgegen dem Wärmestrom von dem Schmiermittel, wie am besten durch Pfeil 82 dargestellt wird.
Ein oberer Teil des Gehäuses 10 weist einen Durchgang 90 auf. Am Ende des Durchgangs bzw. Wegs 90 ist eine Vertiefung 92, die einen Einschub für einen Thermostat 94 bereitstellt. Der Thermostat 94 regelt Fluid-Kommunikation über eine Öffnung 96, die wiederum fluid mit dem Automobil-Kühler verbunden ist.
Bezugnehmend auf 5 und 6 ist ein Modul 107 vorgesehen, das Teile aufweist, die ähnliche Funktionen bilden wie jene, die für das Modul 7 beschrieben wurden, welches in 3 mit den gleichen vergebenen Bezugszeichen dargestellt ist. In der Wärmeaustausch-Kammer 110 wird eine aus Stanzteilen bzw. ausgedrückten Teilen gefertigte Wärmeaustausch-Abgrenzung 112 bereitgestellt. Die Abgrenzung 112 sorgt sowohl für einen vertikalen Strom als auch einen Querstrom für die Schmiermittel- und Kühlmittel. Die Abgrenzung 112 weist Kühlmittel-Kolonnen bzw. -Säulen 116 und Schmiermittel-Kolonnen bzw. -Säulen 118 auf. Sowohl mit dem vertikalen Strom als auch dem Querstrom des Schmiermittels und Kühlmittels wird in der Regel eine effizientere Übertragung von Wärme bereitgestellt.
7 veranschaulicht ein Modul 207, wobei die Wärmeaustausch-Abgrenzung 212 mit dem Gehäuse 214 eins ist. Mit Bezug auf 8 wird ein Modul 307 bereitgestellt. Modul 307 weist eine Schmiermittel-Pumpe 310 auf, die auf einer gemeinsamen Drehachse 312 wie die Kühlmittel-Pumpe 314 vorgesehen ist. Schmiermittel-Einlass und Auslass 320 und 322 sind auch als Kühlmittel-Einlass und -Auslass 324 und 326 vorgesehen. Modul 307 weist eine Wärmeaustausch-Kammer 328 und eine Abgrenzung 318 auf. Der Aufbau des Moduls 307 ist typischerweise am Boden oder an der Seite des Motorblocks, anstatt vorn, angeordnet, wie in den 1 und 3 gezeigt, wobei die parallele Drehachse der Wasser-Pumpe und Schmiermittel-Pumpe durch die Schmiermittel-Wärmeaustausch-Kammer nebeneinander angeordnet sind.
Die Beschreibung der Erfindung ist lediglich beispielhafter Natur und damit sollen Variationen, die nicht vom Kern der Erfindung abweichen, im Rahmen der Erfindung liegen. Solche Variationen sind nicht als eine Abkehr von dem Gedanken und dem Umfang der Erfindung anzusehen.
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

US 4370957 [0003]
US 5887562 [0003]

Claims

Modul für einen Verbrennungs-Motor mit: einem Gehäuse zum Anschluss an den Verbrennungs-Motor, wobei das Gehäuse einen Kühlmittel-Einlass und Auslass und einen Schmierungs-Einlass und -Auslass aufweist, wobei das Gehäuse eine Schmiermittel-Wärmeaustausch-Kammer aufweist; einer Kühlmittel-Pumpe, befestigt mit dem Gehäuse; einer Schmiermittel-Pumpe innerhalb des Gehäuses; und einer Wärmeaustausch-Abgrenzung, die die Schmiermittel-Wärmeaustausch-Kammer in Schmiermittel- und Kühlmittel-Teilbereiche trennt.
Modul, wie in Anspruch 1 beschrieben, wobei die Wärmeaustausch-Kammer eine Drehachse von den Kühlmittel- und Schmiermittel-Pumpen parallel nebeneinander anordnet.
Modul, wie in Anspruch 1 beschrieben, wobei die Wärmetauscher-Kammer Kühlmittel- und Schmiermittel-Pumpen mit einer axial ausgerichteten Drehachse nebeneinander anordnet.
Modul, wie in Anspruch 1 beschrieben, wobei das Gehäuse mindestens zwei Kühlmittel Auslässe aufweist.
Modul, wie in Anspruch 4 beschrieben, wobei Kühlmittel, das zu einem Auslass fließt, thermisch ein Gegenstrom-Schmiermittel-Ström ist, und Kühlmittel, das zu einem anderen Auslass fließt, thermisch eine ausgerichtete bzw. gleichsinnige Schmiermittel-Strömung ist.
Modul, wie in Anspruch 1 beschrieben, wobei die Wärmetauscher-Abgrenzung durch ein Form-Teil gebildet ist.
Modul, wie in Anspruch 6 beschrieben, wobei die Wärmetauscher-Abgrenzung durch einen geformten Teil von dem Gehäuse gebildet ist.
Modul, wie in Anspruch 1 beschrieben, wobei die Wärmetauscher-Abgrenzung aus einem gewellten Material-Stück gebildet ist.
Modul, wie in Anspruch 1 beschrieben, wobei die Wärmetauscher-Abgrenzung aus einem gedrückten bzw. gestanzten Metall gefertigt ist.
Modul, wie in Anspruch 1 beschrieben, wobei die Wärmeaustausch-Abgrenzung mit dem Gehäuse durch ein elastomeres Dichtungs-Element abgedichtet ist.
Modul, wie in Anspruch 1 beschrieben, wobei das Gehäuse einen Thermostaten aufnimmt.
Modul, wie in Anspruch 1 beschrieben, wobei die Kühlmittel-Pumpe und die Schmiermittel-Pumpe eine parallele Drehachse haben, wobei die Kühlmittel-Pumpe über der Schmiermittel-Pumpe angeordnet ist.
Modul, wie unter 1 beschrieben, wobei eine dieser Pumpen direkt von einem Motor-Antrieb angetrieben wird.
Modul, wie unter Anspruch 1 beschrieben, wobei eine der Pumpen mit einer Riemenscheibe angetrieben wird
Modul für einen Verbrennungs-Motor mit: einem Gehäuse zum Anschluss an einen Verbrennungs-Motor, wobei das Gehäuse einen Kühlmittel-Einlass und -Auslass, einen Schmiermittel-Einlass und -Auslass aufweist, wobei das Gehäuse eine Schmiermittel-Wärmeaustausch-Kammer aufweist; einer Schmiermittel-Pumpe, befestigt mit dem Gehäuse auf einer Seite von der Schmiermittel-Wärmeaustausch-Kammer; einer Kühlmittel-Pumpe, befestigt mit dem Gehäuse auf einer anderen Seite von der Kühlmittel-Wärmeaustausch-Kammer; einer Wärmeaustausch-Abgrenzung, die die Wärmeaustausch-Kammer in Schmiermittel- und Kühlmittel-Teilbereiche trennt, welche den jeweiligen Kühlmittel- und Schmiermittel-Pumpen ausgesetzt sind.
Kolbenhub-Verbrennungs-Motor, wobei der Motor aufweist: einen Motorblock mit einer Zylinder-Bohrung, wobei der Block Schmierungs-Wege und Kühlmittel-Wege aufweist, wobei der Block ein daran befestigtes Modul aufweist, wobei das Modul enthält ein Gehäuse zur Verbindung an dem Block, wobei das Gehäuse einen Kühlmittel-Einlass und -Auslass, einen Schmierungs-Einlass und -Auslass aufweist, und wobei das Gehäuse eine Schmiermittel-Wärmeaustausch-Kammer aufweist; eine Kühlmittel-Pumpe, befestigt mit dem Gehäuse; eine Wasser-Pumpe, befestigt mit dem Gehäuse; und wobei die Wärmeaustausch-Abgrenzung die Wärmeaustausch-Kammer in die Schmiermittel- und Kühlmittel-Teilbereiche trennt.
Verbrennungs-Motor, wie in Anspruch 17 beschrieben, wobei der Motor-Block ein Y-förmiger Block mit mindestens den ersten und den zweiten Kühlmittel-Einlassen ist, die fluid an die ersten und zweiten Kühlmittel-Auslässe von dem Modul angeschlossen sind und wobei der Motorblock einen Schmiermittel-Einlass aufweist, der fluid an einen Schmiermittel-Auslass des Moduls angeschlossen ist.