WO2012175290A1 - Brennkraftmaschine mit zumindest einem hin/ und her gehenden kolben - Google Patents

Brennkraftmaschine mit zumindest einem hin/ und her gehenden kolben Download PDF

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    • F01M2001/0276Pressure lubrication using lubricating pumps characterised by the pump driving means driven by a balancer shaft

Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine with at least one reciprocating piston for driving a crankshaft, with at least one drive connected to the crankshaft - preferably formed as a mass balancing shaft - auxiliary shaft, with at least one pump, in particular an oil pump, with at least one with the Crankshaft or the auxiliary shaft drive-connected rotor.
  • Oil pumps are usually driven by chain or gear wheels. Often, they are driven by the mass balance shaft when it is either installed in the crankcase, or placed in its own mass balance housing.
  • a particularly simple drive can be done directly from the crankshaft.
  • the front end of the crankshaft is pushed through to the oil pump.
  • the housing of the oil pump is combined with the sealing ring carrier and very often carries the front part of the oil pan flange.
  • the pump is integrated in a at least one bearing for the crankshaft or the secondary shaft receiving structure, wherein preferably at least a part of the structure is a bearing bracket and / or a bearing block and / or a lead frame.
  • the bearing block can be formed integrally with the crankcase. But it is also possible to perform the bearing block as a separate, releasably connected to the crankcase part.
  • the housing of the pump is at least predominantly formed by the structure. It can be provided that the structure of a niche or a Countersink for receiving the at least one rotor of the pump is formed, wherein the niche or the countersink is completed by a pump cover.
  • the secondary shaft is usually axially supported by shoulders on at least one bearing.
  • the shoulders can be omitted if the rotor is pressed onto the secondary shaft.
  • the rotor can form the thrust bearing of the secondary shaft.
  • the pump can be formed by an internal gear pump or else by an external gear pump.
  • At least one pressure regulating valve is integrated into the structure receiving the bearing for the secondary shaft.
  • the advantage of the embodiment according to the invention is that no additional drive of the oil pump and no separate housing for the oil pump is required. This achieves a compact and cost-effective solution.
  • FIG. 1 shows an internal combustion engine according to the invention in a section along the line I - I in Fig. 2;
  • FIG. 2 shows the internal combustion engine in a side view.
  • FIG. 3 shows the internal combustion engine in an oblique view.
  • Fig. 5 the internal combustion engine in a bottom view.
  • the in Figs. 1 to Fig. 5 illustrated internal combustion engine 20 has pistons 21, which drive via connecting rods 22 mounted in the crankcase 29 crankshaft 23. Furthermore, the internal combustion engine 20 has at least one For example, a mass balance shaft forming auxiliary shaft 2, which is drivingly connected via gears 13, 14 with the crankshaft 23.
  • the secondary shaft 2 is mounted on bearings 24, 25, 26. At least one bearing 24 is surrounded by a structure 27, which is formed by a bearing bracket 5 and by a bearing block 6.
  • the bearing bracket 5 can also be integrated in a lead frame, not shown.
  • the bearing block 6 may be formed integrally with the crankcase 29 or as a separate part. For axial support of the secondary shaft 2 shoulders 30 are provided.
  • the rotor 8 of a pump 1 which is designed in the present embodiment as a gear pump, pushed onto the secondary shaft 2.
  • the pump 1 may be, for example, an oil pump for lubricating oil, hydraulic oil, or the like.
  • the entrainment of the rotor 8 of the running as an internal gear pump pump 1 through the secondary shaft 2 is either non-positively by a press fit of the rotor 8 on the secondary shaft 2, or form-fitting with a two-sided flattened part 3 of the secondary shaft 2.
  • a cylindrical countersink 4 in the bearing bracket 5 and Bearing 6 receives both the outer rotor 7, and the inner rotor 8.
  • the two rotors 7, 8 are held by the pump cover 9.
  • the two shoulders 30 are omitted on the secondary shaft 2 and the thrust bearing is formed by the rotor 8.
  • a suction port 10 and a pressure port 11 can be seen. From the pressure port 11, the oil is passed through a sealing element in the not shown sump of the engine 20 to external oil filter and oil cooler. If the bearing bracket 5 are combined to form a lead frame, the oil from the pump 1 can be performed directly over the ⁇ lwannenflansch 28 in the oil pan and back into the crankcase 29.
  • a pressure control valve 12 is further arranged in the structure 27 a arranged in a horizontal bore 12 .
  • the pressure control valve 12 can flow when the control pressure, the fluid from the pressure side to the suction side of the pump 1.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine (20) mit zumindest einem hin/ und her gehenden Kolben (21) zum Antrieb einer Kurbelwelle (23), mit zumindest einer mit der Kurbelwelle (23) antriebsverbundenen - vorzugsweise als Massenausgleichswelle ausgebildeten - Nebenwelle (2), mit zumindest einer Pumpe (1), insbesondere einer Ölpumpe, mit zumindest einem mit der Kurbelwelle (23) oder der Nebenwelle (2) antriebsverbunden Rotor (8). Eine Teile sparende und kompakte Konstruktion kann erreicht werden, wenn die Pumpe (1) in eine zumindest ein Lager (24) für die Kurbelwelle (23) oder die Nebenwelle (2) aufnehmende Struktur (27) integriert ist.

Description

Brennkraftmaschine mit zumindest einem hin/ und her gehenden Kolben
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem hin/ und her gehenden Kolben zum Antrieb einer Kurbelwelle, mit zumindest einer mit der Kurbelwelle antriebsverbundenen - vorzugsweise als Massenausgleichswelle ausgebildeten - Nebenwelle, mit zumindest einer Pumpe, insbesondere einer Ölpum- pe, mit zumindest einem mit der Kurbelwelle oder der Nebenwelle antriebsverbunden Rotor.
Ölpumpen werden üblicherweise über Ketten- oder Zahnräder angetrieben. Oft werden sie von der Massenausgleichswelle angetrieben, wenn diese entweder im Kurbelgehäuse eingebaut ist, oder in einem eigenen Massenausgleichsgehäuse angeordnet ist.
Ein besonders einfacher Antrieb kann direkt von der Kurbelwelle erfolgen. In diesem Falle ist das vordere Ende der Kurbelwelle auf die Ölpumpe durchgesteckt. Das Gehäuse der Ölpumpe wird mit dem Dichtringträger kombiniert und trägt sehr oft den vorderen Teil des Ölwannenflansches.
Aus den Veröffentlichungen DE 10 2008 021 528 AI, EP 319 809 AI, EP 1 065 357 A2, EP 1 065 359 A2, US 5 497 747 A, JP 2 2012 642 A2 oder US 4 793 301 ist es bekannt, eine Ölpumpe einer Brennkraftmaschine durch eine Massenausgleichswelle anzutreiben. Die von der Massenausgleichswelle angetriebenen Ölpumpen haben üblicherweise ein eigenes Gehäuse.
Weiters ist es bekannt, Ölpumpen in das Kurbelgehäuse zu integrieren. Derartige Ölpumpen benötigen einen eigenen Antrieb mittels Zahnrad- oder Kettenritzel .
Aufgabe der Erfindung ist es, auf möglichst einfache Weise eine Druckölversorgung bei einer Brennkraftmaschine sicher zu stellen.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Pumpe in eine zumindest ein Lager für die Kurbelwelle oder die Nebenwelle aufnehmende Struktur integriert ist, wobei vorzugsweise die zumindest ein Teil der Struktur ein Lagerbügel und/oder ein Lagerstuhl und/oder ein Leiterrahmen ist. Der Lagerstuhl kann dabei einstückig mit dem Kurbelgehäuse ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, den Lagerstuhl als separaten, mit dem Kurbelgehäuse lösbar verbundenen Teil auszuführen.
Das Gehäuse der Pumpe wird dabei zumindest überwiegend durch die Struktur gebildet. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Struktur eine Nische oder eine Ansenkung zur Aufnahme des zumindest einen Rotor der Pumpe ausbildet, wobei die Nische oder die Ansenkung durch einen Pumpendeckel abgeschlossen ist.
Die Nebenwelle wird üblicherweise durch Schultern an zumindest einem Lager axial abgestützt. Die Schultern können entfallen, wenn der Rotor auf der Nebenwelle aufgepresst ist. In diesem Falle kann der Rotor das Axiallager der Nebenwelle ausbilden.
Die Pumpe kann durch eine Innenzahnradpumpe, oder aber auch durch eine Au- ßenzahnradpumpe gebildet sein.
Dadurch, dass die Pumpe in die das Lager der Kurbelwelle oder der Nebenwelle aufnehmende Struktur integriert ist, können Teile und Bauraum eingespart werden. Dies ermöglicht eine besonders kompakte und kostengünstige Fertigung .
Eine besonders einfache und Teile sparende Lösung lässt sich erzielen, wenn zumindest ein Saugkanal und/oder zumindest ein Druckkanal der Pumpe in die Struktur integriert ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Druckkanal der Öl- pumpe mit einem in eine Ölwanne der Brennkraftmaschine integrierten Ölfilter und/oder Ölkühler strömungsverbunden ist.
In weiterer Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest ein Druckregelventil in die das Lager für die Nebenwelle aufnehmende Struktur integriert ist.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführung besteht darin, dass kein zusätzlicher Antrieb der Ölpumpe und auch kein eigenes Gehäuse für die Ölpumpe erforderlich ist. Dadurch wird eine kompakte und kostengünstige Lösung erreicht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen :
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine in einem Schnitt gemäss der Linie I - I in Fig . 2;
Fig. 2 die Brennkraftmaschine in einer Seitenansicht;
Fig. 3 die Brennkraftmaschine in einer Schrägansicht;
Fig. 4 in einer Seitenansicht bei entferntem Pumpendeckel; und
Fig. 5 die Brennkraftmaschine in einer Untersicht.
Die in den Fig. 1 bis Fig . 5 dargestellte Brennkraftmaschine 20 weist Kolben 21 auf, welche über Pleuelstangen 22 eine im Kurbelgehäuse 29 gelagerte Kurbelwelle 23 antreiben. Weiters weist die Brennkraftmaschine 20 zumindest eine bei- spielsweise eine Massenausgleichswelle ausbildende Nebenwelle 2 auf, welche über Zahnräder 13, 14 mit der Kurbelwelle 23 antriebsverbunden ist. Die Nebenwelle 2 ist über Lager 24, 25, 26 gelagert. Zumindest ein Lager 24 ist von einer Struktur 27 umgeben, welche durch einen Lagerbügel 5 und durch einen Lagerstuhl 6 gebildet ist. Der Lagerbügel 5 kann auch in einen nicht weiter dargestellten Leiterrahmen integriert sein. Der Lagerstuhl 6 kann einteilig mit dem Kurbelgehäuse 29 oder als separater Teil ausgebildet sein. Zur axialen Abstützung der Nebenwelle 2 sind Schultern 30 vorgesehen.
An einem Ende der Nebenwelle 2 ist der Rotor 8 einer Pumpe 1, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Zahnradpumpe ausgeführt ist, auf die Nebenwelle 2 aufgeschoben. Die Pumpe 1 kann beispielsweise eine Ölpumpe für Schmieröl, Hydrauliköl, oder dergleichen sein. Die Mitnahme des Rotors 8 der als Innenzahnradpumpe ausgeführten Pumpe 1 durch die Nebenwelle 2 erfolgt entweder kraftschlüssig durch einen Presssitz des Rotors 8 auf der Nebenwelle 2, oder formschlüssig mit einem zweiseitig abgeflachten Teil 3 der Nebenwelle 2. Eine zylindrische Absenkung 4 im Lagerbügel 5 und im Lagerstuhl 6 nimmt sowohl den Außenrotor 7, als auch den Innenrotor 8 auf. Die beiden Rotoren 7, 8 werden vom Pumpendeckel 9 gehalten. Im Falle des Presssitzes des Rotors 8 auf der Nebenwelle 2 entfallen die beiden Schultern 30 auf der Nebenwelle 2 und das Axiallager wird vom Rotor 8 gebildet.
In der in Fig. 5 gezeigten Ansicht von unten sind eine Saugöffnung 10 und eine Drucköffnung 11 zu sehen. Von der Drucköffnung 11 wird das Öl über ein Dichtelement in die nicht weiter dargestellte Ölwanne der Brennkraftmaschine 20 zu externen Ölfilter und Ölkühler geleitet. Falls die Lagerbügel 5 zu einem Leiterrahmen zusammengeschlossen sind, kann das Öl aus der Pumpe 1 direkt über den Ölwannenflansch 28 in die Ölwanne und wieder zurück in das Kurbelgehäuse 29 geführt werden.
In die Struktur 27 ist weiters ein in einer horizontalen Bohrung 12a angeordnetes Druckregelventil 12 angeordnet. Das Druckregelventil 12 lässt bei Erreichen des Regeldruckes das Fördermedium von der Druckseite auf die Saugseite der Pumpe 1 fließen.
Die Struktur 27 übernimmt die Funktion des Gehäuses für die Pumpe 1. Dadurch, dass die Pumpe 1 in die Struktur 27 in einen Lagerbügel 5 und einen Lagerstuhl 6 integriert ist, kann auf ein separates Gehäuse für die Pumpe 1, sowie auf einen zusätzlichen Antrieb der Pumpe 1 verzichtet werden. Somit kann eine sehr kompakte und kostengünstige Lösung erzielt werden.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Brennkraftmaschine (20) mit zumindest einem hin/ und her gehenden Kolben (21) zum Antrieb einer Kurbelwelle (23), mit zumindest einer mit der Kurbelwelle (23) antriebsverbundenen - vorzugsweise als Massenausgleichswelle ausgebildeten - Nebenwelle (2), mit zumindest einer Pumpe (1), insbesondere einer Ölpumpe, mit zumindest einem mit der Kurbelwelle (23) oder der Nebenwelle (2) antriebsverbunden Rotor (8), dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (1) in eine zumindest ein Lager (24) für die Kurbelwelle (23) oder die Nebenwelle (2) aufnehmende Struktur (27) integriert ist.
2. Brennkraftmaschine (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, dass die Struktur (27) ein Lagerbügel (5) und/ oder ein Lagerstuhl (6) und/ oder ein Leiterrahmen ist.
3. Brennkraftmaschine (20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur (27) eine Nische oder eine Ansenkung (4) zur Aufnahme des zumindest einen Rotors (8) der Pumpe (1) ausbildet, wobei die Nische oder Ansenkung (4) durch einen Pumpendeckel (9) abgeschlossen ist.
4. Brennkraftmaschine (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (8) auf der Nebenwelle (2) aufgepresst ist, wobei vorzugsweise der Rotor (8) ein Axiallager der Nebenwelle (2) ausbildet.
5. Brennkraftmaschine (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse der Pumpe (1) durch die Struktur (27) gebildet ist.
6. Brennkraftmaschine (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (1) durch eine Zahnradpumpe, vorzugsweise einer Innenzahnradpumpe gebildet ist.
7. Brennkraftmaschine (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Saugkanal und/oder zumindest ein Druckkanal der Pumpe (1) in die Struktur (27) integriert ist.
8. Brennkraftmaschine (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkanal der Ölpumpe mit einem in eine Öl- wanne der Brennkraftmaschine (20) integrierten Ölfilter und/ oder Ölkühler strömungsverbunden ist.
9. Brennkraftmaschine (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Druckregelventil (12) in die Struktur (27) integriert ist, wobei vorzugsweise das Druckregelventil (12) in einer in die Struktur (27) eingeformten Bohrung (12a) angeordnet ist.
10. Brennkraftmaschine (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Struktur (27) durch das Kurbelgehäuse (29) der Brennkraftmaschine (20) gebildet ist.
2012 05 30
Fu/Bt
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