WO2015155200A1 - Ölpumpen-modul - Google Patents

Ölpumpen-modul Download PDF

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WO2015155200A1
WO2015155200A1 PCT/EP2015/057552 EP2015057552W WO2015155200A1 WO 2015155200 A1 WO2015155200 A1 WO 2015155200A1 EP 2015057552 W EP2015057552 W EP 2015057552W WO 2015155200 A1 WO2015155200 A1 WO 2015155200A1
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WO
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oil pump
module
shaft
olpumpen
mass balance
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PCT/EP2015/057552
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English (en)
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Christian HUMER
Roland Marzy
Johannes Petritsch
Peter Steininger
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Magna Powertrain Ag & Co Kg
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    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/22—Compensation of inertia forces
    • F16F15/26—Compensation of inertia forces of crankshaft systems using solid masses, other than the ordinary pistons, moving with the system, i.e. masses connected through a kinematic mechanism or gear system
    • F16F15/262—Masses attached to pinions, camshafts or driving shafts for auxiliary equipment, e.g. for an oil pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16F15/26—Compensation of inertia forces of crankshaft systems using solid masses, other than the ordinary pistons, moving with the system, i.e. masses connected through a kinematic mechanism or gear system
    • F16F15/264—Rotating balancer shafts
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
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    • F01M1/02—Pressure lubrication using lubricating pumps
    • F01M2001/0253—Pressure lubrication using lubricating pumps characterised by the pump driving means
    • F01M2001/0276—Pressure lubrication using lubricating pumps characterised by the pump driving means driven by a balancer shaft

Definitions

  • the invention is based on an oil pump module.
  • the two-cylinder engine for an acceptable noise and vibration comfort to provide a mass balance shaft to compensate for the free mass forces, while the three-cylinder engine with secondary measures a possibly satisfactory acoustics can be displayed.
  • Three-cylinder in-line engines naturally have a slightly worse smoothness than four-cylinder in-line engines, as the firing interval and thus the uneven running is greater.
  • the solution according to the invention proposes an oil pump module adaptable to a mass balance module, which is constructed modularly as a modular system. Driven by gears from the crankshaft, the oil pump can be constructed alone, as well as in combination with a mass balance system and is driven by a common shaft. By the solution according to the invention weight and cost can be saved.
  • a mass balance module is arranged with at least one balance weight along the same axis of rotation (D) as the oil pump. As a result, the number of waves is reduced, the space significantly smaller.
  • the transmission ratio of the spur gear 1: 1 is selected.
  • shaft-hub connection is a conical seat, since the forces are optimally transmitted here, but the connection is detachable.
  • Fig. 1 shows a section through an oil pump module
  • Fig. 2 shows a schematic representation of the structure of the oil pump assembly
  • Fig. 3 shows a section through a total module
  • Fig. 4 shows a schematic representation of the overall module.
  • FIG. 1 shows a section through an oil pump stage 2.
  • the oil pump stage 2 has an oil pump shaft 8.
  • This oil pump shaft 8 is driven by a spur gear stage 4.
  • the upper gear is connected to a crankshaft of an internal combustion engine.
  • the lower gear, the output gear 5 is seated on the oil pump shaft 8 and thus drives a Olpumpenrotor 6 a.
  • An oil pump housing 1 1 is closed by an oil pump cover 12.
  • oil pump module is used only as oil pump stage 2 for the internal combustion engine, the oil pump module remains without further connection with a planned mass balance module.
  • FIG. 3 shows the combination of oil pump stage 2 and mass balancing module 3 to form an oil pump mass balancing module 1.
  • the oil pump shaft 8 is connected via a shaft-hub connection 10 with a mass balance shaft 9.
  • This is a bow seat connection used.
  • a radial force component in the connection is built up by an axial force, which in turn transmits a moment via friction.
  • Cone seat connections are characterized by good concentricity and imbalance and are easy to separate.
  • the mass balance shaft 9 is mounted on bearings 15 and has at least one balance weight 7.
  • the mass balance shaft 9 with its balance weight 7 extends in the axis of rotation D and is mounted in a mass balancing housing 13.
  • the end wall 14 of the mass balance housing 13 is connected by screws 16 to the oil pump stage 2.
  • the screw points are selected exactly as with the oil pump cover.
  • the mass balance housing 13 can be attached to the oil pump module 2 instead of the oil pump cover 12.

Abstract

Es wird ein Ölpumpen-Modul vorgestellt, welches von einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors über eine Stirnradgetriebestufe angetrieben wird und mindestens aus einer Ölpumpenstufe besteht, wobei das Abtriebszahnrad und der Ölpumpenrotor, auf derselben Drehachse angeordnet sind und die Ölpumpenwelle in einem sich entlang der Drehachse erstreckenden Bereich zwischen dem Abtriebszahnrad und dem Ölpumpenrotor mit einer Massenausgleichswelle mittels einer Welle-Nabeverbindung verbindbar ist.

Description

Ölpumpen-Modul
Die Erfindung geht aus von einem Ölpumpen-Modul.
Stand der Technik Downsizing in Verbindung mit Aufladung stellt derzeit einen vielversprechenden Weg zur nachhaltigen Absenkung der CO2 -Emissionen bei Verbrennungsmotoren dar. Im Kleinwagensegment mit hubraumkleinen Motoren werden neben 4-Zylindermotoren bereits heute zunehmend 3- Zylindermotoren eingesetzt. Eine weitergehende Hubraumreduzierung führt zu der Frage, ob eine weitere Verkleinerung des Einzelzylinderhubvolumens sinnvoll oder der Übergang auf 2 Zylinder die bessere Lösung ist. Ferner ist in diesem besonders preissensitiven Fahrzeugsegment die Frage des technischen Aufwandes sowie der damit verbundenen Kosten zu berücksichtigen.
Außerdem ist beim Zwei-Zylinder-Motor für einen akzeptablen Geräusch- und Schwingungskomfort eine Massenausgleichswelle zum Ausgleich der freien Massenkräfte vorzusehen, während beim Dreizylinder-Motor auch mit Sekundärmaßnahmen eine eventuell befriedigende Akustik darstellbar ist. Dreizylinder-Reihenmotoren besitzen von Natur aus eine etwas schlechtere Laufruhe als Vierzylinder-Reihenmotoren, da der Zündabstand und damit die Laufunruhe größer ist. Es treten keine freien Massenkräfte erster und zweiter Ordnung auf wie beim Zwei-Zylinder Reihen- motor, allerdings freie Massenmomente. Mit einer Ausgleichswelle kann das freie Massenmoment erster Ordnung kompensiert werden.
Weiterhin müssen Ölpumpen für eine ausreichende Schmierung und Kühlung betrieben werden.
Aus dem Stand der Technik sind Massenausgleichs-Ölpumpenmodule, die mit zwei separaten Wellen für die Ölpumpe und das Massenausgleichssystem ausgelegt sind und in einem Gehäuse verbaut werden, bekannt. Bei diesen Systemen besteht keine Möglichkeit durch Einsatz von Modulen eine Anwendung der Ölpumpe alleine umzusetzen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine modulare Lösung vorzuschlagen, mit der ein Olpumpenmodul auf einfache und kostengünstige Weise mit einem Massenausgleichsmodul verbindbar ist.
Die erfindungsgemäße Lösung schlägt ein Ölpumpen-Modul anpassbar für ein Massenausgleichsmodul vor, das modular als Baukasten konstruiert ist. Angetrieben über Zahnräder von der Kurbelwelle, kann die Ölpumpe alleine, als auch in Kombination mit einem Massenausgleichssystem aufgebaut sein und ist von einer gemeinsamen Welle angetrieben. Durch die erfindungsgemäße Lösung lassen sich Gewicht und Kosten einsparen.
Es ist dabei von Vorteil ein modulares Ölpumpen- Modul zu verwenden, welches von einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors über eine Stirnradgetriebestufe angetrieben wird und mindestens aus einer Ölpum- penstufe besteht, wobei das Abtriebszahnrad der Stirnradgetriebestufe und der Ölpumpenrotor auf derselben Drehachse angeordnet sind und die Ölpumpenwelle in einem sich entlang der Drehachse erstreckenden Bereich zwischen dem Abtriebszahnrad und dem Ölpumpenrotor mit einer Massenausgleichswelle mittels einer Welle-Nabeverbindung verbindbar ist.
Dadurch kann das Ölpumpen-Modul in Motoren eingesetzt werden, die mit oder ohne Massenausgleichsmodul betrieben werden und ist einfach an verschiedenen Anforderungen anpassbar. Damit ist eine besonders kostengünstige Lösung möglich.
Es ist besonders von Vorteil, dass ein Massenausgleichsmodul mit mindestens einem Ausgleichsgewicht entlang derselben Drehachse (D) wie die Ölpumpe angeordnet ist. Dadurch ist die Anzahl der Wellen reduziert, der Bauraum deutlich kleiner.
Es ist von Vorteil, dass ein durch eine Stirnwand des Massenausgleichsgehäuses ersetzbarer Ölpumpendeckel vorhanden ist. Durch die einfache Austauschbarkeit von Ölpumpendeckel zu Massenausgleichsgehäuse ist auch das Gesamtgehäuse optimiert und klein gehalten.
Vorteilhafterweise wird das Übersetzungsverhältnis der Stirnradgetriebestufe 1 : 1 gewählt.
Es ist von Vorteil, wenn die Welle-Nabe Verbindung eine Kegelsitz ist, da hier die Kräfte optimal übertragen werden, die Verbindung aber lösbar gestaltet ist.
Die erfindungsgemäße Lösung ist von Vorteil, da das Modul an einen 2 oder 3 Zylinder Verbrennungsmotor angepasst ist. Beschreibung der Erfindung Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch ein Ölpumpenmodul
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus des Ölpumpen- aufbaus
Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch ein Gesamtmodul
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung des Gesamtmoduls.
Figur 1 zeigt einen Schnitt durch eine Ölpumpenstufe 2. Die Ölpumpen- stufe 2 besitzt eine Ölpumpenwelle 8. Diese Ölpumpenwelle 8 wird von einer Stirnradgetriebestufe 4 angetrieben. Das obere Zahnrad ist dabei mit einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors verbunden. Das untere Zahnrad, das Abtriebszahnrad 5 sitzt auf der Ölpumpenwelle 8 auf und treibt damit einen Olpumpenrotor 6 ein. Ein Olpumpengehäuse 1 1 ist von einem Ölpumpendeckel 12 verschlossen.
Wird das Ölpumpen- Modul nur als Ölpumpenstufe 2 für den Verbrennungsmotor eingesetzt, bleibt das Ölpumpen-Modul ohne weitere Verbindung mit einem vorgesehenen Massenausgleichsmodul.
In Figur 3 ist die Kombination aus Ölpumpenstufe 2 und Massenaus- gleichsmodul 3 zu einem Ölpumpen-Massenausgleichsmodul 1 dargestellt.
Die Ölpumpenwelle 8 ist über eine Welle-Nabeverbindung 10 mit einer Massenausgleichswelle 9 verbunden. Dabei wird eine Kegelsitzverbindung verwendet. Bei Kegelsitzverbindungen wird durch eine axiale Kraft eine radiale Kraftkomponente in der Verbindung aufgebaut, welche ihrerseits ein Moment über Reibung überträgt. Kegelsitzverbindungen zeichnen sich durch guten Rundlauf und Unwuchtfreiheit aus und sind einfach zu tren- nen. Die Massenausgleichswelle 9 ist auf Lagern 15 gelagert und besitzt mindestens ein Ausgleichsgewicht 7. Die Massenausgleichswelle 9 mit ihren Ausgleichsgewicht 7 erstreckt sich in der Drehachse D und ist in einem Massenausgleichsgehäuse 13 gelagert. Die Stirnwand 14 des Massenausgleichsgehäuses 13 ist mit Schrauben 16 mit der Olpumpenstufe 2 verbunden. Die Schraubpunkte sind dabei genau wie beim Ölpumpende- ckel gewählt. Dadurch kann das Massenausgleichsgehäuse 13 anstelle des Ölpumpendeckels 12 am Ölpumpen-Modul 2 befestigt werden.
Bezugszeichenliste
1 Ölpumpen-Massenausgleichsmodul
2 Ölpumpenstufe
3 Massenausgleichsmodul
4 Stirnradgetriebestufe
5 Abtriebszahnrad
6 Ölpumpenrotor
7 Ausgleichsgewicht
8 Ölpumpenwelle
9 Massenausgleichswelle
10 Welle-Nabeverbindung
1 1 Ölpumpengehäuse
12 Ölpumpendeckel
13 Massenausgleichsgehäuse
14 Stirnwand
15 Lager
16 Schrauben

Claims

Ansprüche
1. Olpumpen- Modul, welches von einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors über eine Stirnradgetriebestufe (4) angetrieben wird und mindestens aus einer Ölpumpenstufe (2) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebszahnrad (5) und der Ölpumpenro- tor (6), auf derselben Drehachse angeordnet sind und die Ölpum- penwelle (8) in einem sich entlang der Drehachse erstreckenden Bereich zwischen dem Abtriebszahnrad (5) und dem Ölpumpenrotor (6) mit einer Massenausgleichswelle (9) mittels einer Welle- Nabeverbindung ( 10) verbindbar ist.
2. Olpumpen- Modul nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass ein Massenausgleichsmodul (3) mit mindestens eine Ausgleichsgewicht (7) entlang derselben Drehachse (D) angeordnet ist.
3. Olpumpen- Modul nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein durch eine Stirnwand (14) des Massenausgleichsgehäuse (13) ersetzbarer Ölpumpendeckel (12) vorhanden ist.
4. Olpumpen- Modul nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzungsverhältnis der Stirnradgetriebestufe 1 : 1 ist
5. Olpumpen- Modul nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Welle-Nabe Verbindung (10) eine Kegelsitz ist.
6. Olpumpen- Modul nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ölpumpen-Modul an einen 2 oder 3 Zylinder Verbrennungsmotor angepasst ist.
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