DE102005001863A1 - Mehrzylindrige Brennkraftmaschine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuseober- und -unterteil (2, 4), in denen Lagerstühle (12) für die Aufnahme einer Kurbelwelle (10) ausgebildet sind. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, dass im Kurbelgehäuseunterteil (2) einzelne Ölabsaugräume (14a bis 14d) ausgebildet sind, denen jeweils eine im Kurbelgehäuseunterteil (2) integrierte Ölabsaugpumpe (22a bis 22d) zugeordnet ist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
- Aus der
EP 0 921 297 B1 ist eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine bekannt, bei der das in einem Ölsumpf befindliche Schmieröl durch eine kombinierte Ölabsaug/Öldruckpumpe aus dem Ölsumpf angesaugt, über einen Öl-Luft-Abscheider entschäumt, den Verbrauchern wieder zugeführt wird. - Aufgabe der Erfindung ist es, den Schmierölkreislauf einer Brennkraftmaschine zu verbessern, um insbesondere bei Einsatz dieser Motoren in geländegängigen Fahrzeugen und Sportfahrzeugen, bei denen u.a. hohe Querbeschleunigungen auftreten, eine sichere und dauerhafte Schmierölversorgung der Verbraucher sicherzustellen.
- Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Dadurch, dass der im Kurbelgehäuseunterteil ausgebildete Ölsumpf in einzelne Ölabsaugräume aufgeteilt und jedem Ölabsaugraum eine im Kurbelgehäuseunterteil integrierte Ölabsaugpumpe zugeordnet ist, wird der Forderung nach einer schnellen und zuverlässigen Ölabsaugung Rechnung getragen. Aufgrund der Aufteilung des Ölsumpfes in einzelne Ölabsaugräume kann ein Hin- und Herschwappen des Schmieröls insbes. bei Quer- und Längsbeschleunigungen reduziert werden. Damit kann die Ölmenge für den Motor insgesamt reduziert werden.
- In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine aufgeführt.
- Im Kurbelgehäuseunterteil ist seitlich ein in Erstreckungsrichtung der Kurbelwelle verlaufendes erstes Tragrohr vorgesehen, das einstückig aus dem Kurbelgehäuseunterteil herausgebildet ist und u.a. zur Aufnahme der Ölabsaugpumpen dient. Damit sind die Ölabsaugpumpen dicht an den Ölabsaugräumen platziert, so dass das Schmieröl ohne Zwischenschaltung weiterer Leitungen o.ä. direkt abgesaugt werden kann. Gleichzeitig trägt das Tragrohr zu einer Steifigkeitserhöhung des Kurbelgehäuseunterteils und damit zu einer hohen Verwindungssteifigkeit für die im Kurbelgehäuseunterteil integrierten Lagerstühle bei.
- Die Ölabsaugpumpen sind im Tragrohr hintereinander angeordnet und werden durch eine gemeinsame Welle angetrieben.
- Die Ölabsaugpumpen weisen jeweils ein zylindrisches Gehäuse auf, wobei die aneinandergrenzenden Pumpen durch entsprechende Gehäusedeckel voneinander getrennt sind.
- Die Ölabsaugpumpen sind als Zahnradpumpen ausgebildet, wobei die Achse der an- und abgetriebenen Zahnräder exzentrisch zur Tragrohr-Mittelachse ausgerichtet sind. Um ein Verdrehen der Ölabsaugpumpen untereinander zu verhindern, ist jeweils zwischen dem Gehäuse der Ölabsaugpumpe und dem Gehäusedeckel eine Verdrehsicherung vorgesehen.
- Das gesamte Ölabsaugmodul – bestehend aus Ölabsaugpumpen, Ölförderpumpe, Gehäusedeckeln – ist auf vorteilhafte Art und Weise aus Kunststoff aufgebaut. Damit wird wesentlich zu einer kostengünstigen Leichtbauweise des gesamten Kurbelgehäuseunterteils beigetragen. Zur Umsetzung einer Trockensumpfschmierung – bei dem das aus den einzelnen Ölabsaugräumen abgesaugte Schmieröl zunächst zu einem Öltank gefördert und von dort aus den Verbrauchern wieder zugeführt wird – ist eine zusätzliche Ölförderpumpe erforderlich. Diese ist ebenfalls platzsparend im ersten Tragrohr aufgenommen.
- Im Kurbelgehäuseunterteil ist auf der gegenüberliegenden Seite des ersten Tragrohres seitlich und symmetrisch zum ersten Tragrohr ein zweites Tragrohr ausgebildet, das zur Aufnahme eines Ölabscheiders und einer Wasserpumpe vorgesehen ist. Damit sind wesentliche zur Funktion der Brennkraftmaschine erforderliche Aggregate platzsparend im Kurbelgehäuseunterteil integriert.
- Der als Zentrifugalabscheider ausgebildete Öl-Luft-Separator weist eine rotierende Trommel auf, die von einer Welle angetrieben ist; diese Welle treibt gleichzeitig das Förderrad für die Wasserpumpe an.
- Das zur Steuerung des kleinen und großen Kühlkreislaufes erforderliche Thermostat ist ebenfalls im zweiten Tragrohr integriert.
- Sowohl an der die Ölabsaugpumpen und die Ölförderpumpe antreibenden Welle als auch an der den Rotor des Zentrifugalabscheiders und das Förderrad der Wasserpumpe antreibenden Welle ist jeweils ein Zahnritzel befestigt, die beide über eine gemeinsame Kette angetrieben sind. Die Kette selbst wiederum kann über ein an der Kurbelwelle befestigtes Kettenritzel angetrieben werden.
- Beide Zahnritzel sind in einem im Kurbelgehäuseunterteil ausgebildeten Zahnräder- oder Kettenschacht aufgenommen; darin aufgefangenes Schmieröl wird durch eine weitere Ölabsaugpumpe abgesaugt. Die Ölabsaugpumpe für den Zahnräder- oder Kettenschacht ist dabei platzsparend ebenfalls im ersten Tragrohr aufgenommen.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung näher erläutert. Letztere zeigt in
-
1 den schematischen Aufbau einer Brennkraftmaschine, -
2 einen Längsschnitt durch ein Kurbelgehäuseunterteil der Brennkraftmaschine gemäß einem Schnitt III-III in3 und -
3 einen Querschnitt durch das Kurbelgehäuseunterteil gemäß einem Schnitt II-II in2 . - Die exemplarisch als V8-Motor ausgebildete Brennkraftmaschine besteht aus einem Kurbelgehäuseunterteil
2 und einem Kurbelgehäuseoberteil4 , an das sich nach oben hin die Zylinderköpfe6 und8 der beiden Zylinderbankreihen anschließen. In der Trennebene zwischen Kurbelgehäuseunter- und -oberteil2 ,4 ist die Kurbelwelle10 gelagert. - Zur Lagerung der Kurbelwelle
10 im Kurbelgehäuseunterteil2 , im folgenden als Bedplate bezeichnet, sind quer zur Längsachse11 der Kurbelwelle10 verlaufende Lagerstühle12a bis12e vorgesehen. In den Lagerstühlen12a bis12e sind halbkreisförmige Ausnehmungen13 zur Aufnahme der Kurbelwelle10 ausgebildet. Zwischen den Lagerstühlen12a bis12e sind einzelne Räume, im folgenden als Ölabsaugräume14a bis14d bezeichnet, ausgebildet. Die Ölabsaugräume14a bis14d sind nach unten hin durch einen einstückig aus dem Bedplate2 herausgebildeten Kurbelwannenboden16 abgeschlossen. - Wie insbes. aus
3 ersichtlich, sind jeweils seitlich im Bedplate2 zwei Tragrohre18 und20 integriert, die mit den Lagerstühlen12a bis12e sowie dem Kurbelwannenboden16 verbunden sind. Die beiden Tragrohre18 und20 erstrecken sich dabei in ihrer Längsrichtung über die gesamte Länge des Bedplates2 . Die beiden Tragrohre18 und20 , die zu einer Erhöhung der Steifigkeit des Bedplates2 beitragen, dienen der Aufnahme von Aggregaten, die im Folgenden näher beschrieben sind. Im ersten Tragrohr18 sind jeweils vier Olabsaugpumpen22a bis22d angeordnet. Die als Zahnradpumpen ausgebildeten Ölabsaugpumpen22a bis22d weisen ein zylindrisches Gehäuse24a bis24d auf, die in das erste Tragrohr18 eingeschoben sind. Zur Abtrennung sind zwischen den einzelnen Ölabsaugpumpen22a bis22d Gehäusedeckel26a bis26c vorgesehen. Im Gehäuse24a bis24d jeder Ölabsaugpumpe22a bis22d sind zur Bildung jeweils einer Absaugstufe zwei miteinander kämmende Zahnräder28a bis28d und30a bis30d angeordnet. Die Zahnräder28a bis28d werden dabei von einer ersten gemeinsamen Welle32 angetrieben, die durch die zentralen Öffnungen der Zahnräder28a bis28d durchgesteckt ist. - An dem – bezogen auf die Darstellung in
2 – linken Ende der Antriebswelle32 ist ein Mitnehmer34 auf die im Querschnitt als Torx-Profil ausgebildete Antriebswelle32 aufgesteckt, der in einem aus dem Bedplate2 herausgebildeten Gehäuseflansch36 drehbar gelagert und drehfest mit einem Zahnritzel38 verbunden ist. - Die Ölabsaugpumpen
22a bis22d sind jeweils auf der Höhe der Ölabsaugräume14a bis14d angeordnet, wobei die Saugstufe der Ölabsaugpumpen22a bis22d mit den einzelnen Ölabsaugräumen14a bis14d direkt in Verbindung stehen. Dazu weisen die zylindrischen Gehäuse24a bis24d der Ölabsaugpumpen22a bis22d sowie das Bedplate2 entsprechende Ausnehmungen40 auf, die in3 exemplarisch dargestellt sind. Auf der Druckseite jeder Ölabsaugpumpe22a bis22d ist in den zylindrischen Gehäusen24a bis24d jeweils ein Kanalabschnitt42a bis42d vorgesehen, die mit in den zylindrischen Gehäusedeckeln26a bis26c eingebrachten Öffnungen44a bis44c korrespondieren und insgesamt einen Druckkanal bilden, über den das Schmieröl – wie noch später näher erläutert – abgeführt wird. Als Verdrehsicherung für die Ölabsaugpumpen22b bis22d weisen die Gehäuse24b bis24d jeweils einen Stutzen23b bis23d auf, der in eine im Gehäusedeckel26a bis26c ausgebildete Ausnehmung25a bis25c eingreift. - Eine der Ölabsaugpumpe
22a vorgelagerte Ölabsaugpumpe46 , die gegenüber den restlichen Ölabsaugpumpen22a bis22d kleiner ausgebildet ist, dient der Absaugung von Schmieröl, das sich in einem Zahnräder- oder Kettenschacht48 angesammelt hat. Die beiden Zahnräder46a und46b sind im Gehäuse24a der für den Ölabsaugraum14a vorgesehenen Ölabsaugpumpe22a angeordnet, wobei das angetriebene Zahnrad46a auf der Antriebswelle32 aufgesteckt ist. Die Saugseite der Ölabsaugpumpe46 steht dabei mit dem Zahnräder- oder Kettenschacht48 in Verbindung. Stirnseitig ist die Ölabsaugpumpe46 von einem Abschlußdeckel47 begrenzt, in dem ebenfalls eine Öffnung47a zur Ausbildung des Druckkanals vorgesehen ist. - Die Ölabsaugpumpe
22d ist von einem Trenndeckel50 begrenzt, an den sich eine im Tragrohr18 integrierte Ölförderpumpe52 zur Umsetzung einer Trockensumpf-Druckumlaufschmierung anschließt. Die beiden Zahnräder52a und52b sind wiederum in einem zylindrischen Pumpengehäuse52c angeordnet. Wie aus2 ersichtlich, ist das Tragrohr18 an seiner rechten Stirnseite durch einen Abschlussdeckel54 verschlossen. - Das gesamte in das Tragrohr
18 eingesteckte Ölpumpenmodul, bestehend aus den einzelnen Ölabsaugpumpen22a bis22d ,46 mit Zahnradsätzen und Gehäuse, den Gehäuse-Trenn- und -Abschlussdeckeln26a bis26c ,47 ,50 und54 ist mit Ausnahme der Antriebswelle32 , die z.B. aus Stahl besteht, aus Kunststoff gefertigt, wobei die gesamte vormontierte Baueinheit auf einfache Art und Weise – bezogen auf die Darstellung gemäß2 – von rechts in das Tragrohr18 eingeschoben ist. - Im zweiten Tragrohr
20 ist – von links beginnend – ein Öl-Luft-Separator in Form eines Zentrifugalabscheiders56 aufgenommen. Der Aufbau und die Wirkungsweise eines derartigen Ölabscheiders56 ist bekannt und wird daher im folgenden nur kurz umrissen. Durch eine Antriebswelle58 wird eine konisch verlaufende Trommel60 des Zentrifugalabscheiders56 angetrieben. In der Gehäusewand des Zentrifugalabscheiders56 sind Öffnungen62 eingebracht, über die, wie später noch näher erläutert, das Schmieröl zu einem Ausgang64 abgeführt wird. An den Zentrifugalabscheider56 schließt sich ein mit dem Bezugszeichen66 versehenes Bauteil an, in dem eine durchgehende Öffnung68 ausgebildet ist, durch die eine Antriebswelle58 hindurchgeführt ist. In der Öffnung68 ist von links nach rechts gesehen ein Wälzlager70 für die Lagerung der Antriebswelle58 vorgesehen, das durch einen Sicherungsring72 in der Öffnung68 axial festgelegt ist. An das Wälzlager70 schließt sich zur Abdichtung ein Radialwellendichtring74 an. Der zum Bauteil66 gehörende Bauteilabschnitt66a ist als Lagerschild für eine Wasserpumpe76 ausgebildet, wobei zur Abdichtung der Wasserpumpe76 im Bauteilabschnitt66a in der gestuft ausgebildeten Öffnung68 ein Gleitringdichtpaket78 aufgenommen ist. Am stirnseitigen Ende des Bauteilabschnittes66a ist auf der Antriebswelle58 das Förderrad80 der Wasserpumpe76 befestigt. Auf der den Leitschaufeln82 des Förderrades80 zugewandten Stirnseite schließt sich ein Strömungsleitstutzen84 an, der zur Trennung von Saug- und Druckseite86 ,87 der Wasserpumpe76 dicht an die Leitschaufeln82 der Wasserpumpe76 herangeführt ist. An den Strömungsleitstutzen84 schließt sich ein Thermostatgehäuse88 an, dessen Ventilkörper89 in Abhängigkeit von der Wassertemperatur wahlweise einen Ausgang90 oder Ausgang92 für den kleinen und großen Kühlkreislauf freigibt oder sperrt. Am Ende wird das zweite Tragrohr20 wiederum durch ein Deckelelement94 verschlossen, das einen Anschlussstutzen96 für einen Heizungskreislauf aufweist. - An dem Zahnräder- oder Kettenschacht
48 zugeordneten Ende der Antriebswelle58 ist aus dem Bedplate2 wiederum ein Gehäuseflansch98 herausgebildet, in dem ein auf die Antriebswelle58 aufgesteckter Mitnehmer100 drehbar gelagert ist. Am Ende des Mitnehmers100 ist ein zweites Zahnritzel101 befestigt, welches zusammen mit dem ersten Zahnritzel38 über einen gemeinsamen Kettentrieb angetrieben ist. - Abschließend wird noch der als Trockensumpfschmierung ausgebildete Ölkreislauf erläutert:
Das in den einzelnen Ölabsaugräumen14a bis14d aufgefangene Schmieröl wird über die Ölabsaugpumpen22a bis22d abgesaugt und über den Druckkanal42 und eine nicht dargestellte Druckleitung, die symbolisch mit der gestrichelten Linie102 dargestellt ist, auf die andere Seite des Bedplates2 in den Zentrifugalabscheider56 geführt. Das im Zahnräder- oder Kettenschacht48 angesammelte Schmieröl wird ebenfalls mit Hilfe der Ölabsaugpumpe46 über den Druckkanal42 dem Zentrifugalabscheider56 zugeführt. Durch die rotierende Trommel60 des Zentrifugalabscheiders56 wird das Schmieröl über die Öffnungen62 nach außen gegen die Innenwand des Tragrohres20 geschleudert und fließt dann über den Ausgang64 ab (siehe Linie102a ), der mit einem nicht dargestellten Öltank verbunden ist. Die Gasbestandteile – wie anhand der Linie102b dargestellt – werden über einen Ausgang104 abgeführt. Mit Hilfe der Ölförderpumpe52 wird das im Öltank befindliche Schmieröl wieder den Verbrauchern, wie z.B. den Hauptlagern der Kurbelwelle, zugeführt.
Claims (13)
- Mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuseober- und -unterteil (
2 ,4 ), in denen Lagerstühle (12 ) für die Aufnahme einer Kurbelwelle (10 ) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass im Kurbelgehäuseunterteil (2 ) einzelne Ölabsaugräume (14a bis14d ) ausgebildet sind, denen jeweils eine im Kurbelgehäuseunterteil (2 ) integrierte Ölabsaugpumpe (22a bis22d ) zugeordnet ist. - Mehrzylindrige Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Aufnahme der Ölabsaugpumpen (
22a bis22d ) im Kurbelgehäuseunterteil (2 ) seitlich ein in Erstreckungsrichtung der Kurbelwelle (10 ) verlaufendes erstes Tragrohr (18 ) vorgesehen ist, das einstückig aus dem Kurbelgehäuseunterteil (2 ) herausgebildet ist. - Mehrzylindrige Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölabsaugpumpen (
22a bis22d ) durch eine gemeinsame Welle (32 ) angetrieben sind. - Mehrzylindrige Brennkraftmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölabsaugpumpen (
22a bis22d ) jeweils ein zylindrisches Gehäuse (24a bis24d ) aufweisen, die in das erste Tragrohr (18 ) eingeschoben sind, und dass die Ölabsaugpumpen (22a bis22d ) durch Gehäusedeckel (26a bis26c ) voneinander getrennt sind. - Mehrzylindrige Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gehäuse (
24a bis24d ) der Ölabsaugpumpe (22a bis22d ) und dem Gehäusedeckel (26a bis26c ) eine Verdrehsicherung vorgesehen ist. - Mehrzylindrige Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Tragrohr (
18 ) eine Ölförderpumpe (52 ) aufgenommen ist, die ebenfalls durch die gemeinsame Welle (32 ) angetrieben ist. - Mehrzylindrige Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ölpumpenmodul – bestehend aus Ölabsaugpumpen (
22a bis22d ,46 ), Ölförderpumpe (52 ), Gehäusedeckel (26a bis26c ,50 ,54 ) aus Kunststoff besteht. - Mehrzylindrige Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Kurbelgehäuseunterteil (
2 ) auf der gegenüberliegenden Seite des ersten Tragrohres (18 ) seitlich ein zweites Tragrohr (20 ) ausgebildet ist, das zur Aufnahme eines Ölabscheiders (56 ) und einer Wasserpumpe (76 ) vorgesehen ist. - Mehrzylindrige Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor des Zentrifugalabscheiders (
56 ) und das Förderrad (80 ) der Wasserpumpe (76 ) durch eine gemeinsame Welle (58 ) angetrieben sind. - Mehrzylindrige Brennkraftmaschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermostat (
88 ) zur Steuerung des Kühlkreislaufes der Brennkraftmaschine ebenfalls im zweiten Tragrohr (20 ) aufgenommen ist. - Mehrzylindrige Brennkraftmaschine nach Anspruch 3 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass an den beiden Enden der Wellen (
32 ,58 ) jeweils ein Zahnritzel (38 ,102 ) befestigt ist, die beide über eine gemeinsame Kette angetrieben sind. - Mehrzylindrige Brennkraftmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnritzel (
38 ,102 ) in einem im Kurbelgehäuseunterteil (2 ) ausgebildeten Zahnräder- oder Kettenschacht (48 ) aufgenommen sind und dass im Zahnräder- oder Kettenschacht (48 ) befindliches Schmieröl durch eine weitere Ölabsaugpumpe (46 ) absaugbar ist. - Mehrzylindrige Brennkraftmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölabsaugpumpe (
46 ) für den Zahnräder- oder Kettenschacht (48 ) ebenfalls im ersten Tragrohr (18 ) aufgenommen ist.
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