DE3619577A1 - Riemen- oder kettentrieb einer brennkraftmaschine mit oelpumpenantrieb als spannrad - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit am Mo­ torgehäuse angeflanschten Aggregaten, wie Wasserpumpe, Lichtmaschine, Kühlgebläse und Ölpumpe sowie mindestens einer Nockenwelle, die von der Kurbelwelle ausgehend über einen Riemen- oder Kettentrieb angetrieben werden.

Brennkraftmaschinen benötigen zu ihrem Betrieb bekannter­ weise Hilfsaggregate, wie Lichtmaschine, Wasserpumpe, Ge­ bläse zur Kühlung und Ölpumpe. Da diese Hilfsaggregate an­ getrieben werden müssen, werden sie üblicherweise am Mo­ torgehäuse angeflanscht und von der Kurbelwelle aus ange­ trieben. Der Antrieb erfolgt entweder über zwischenge­ schaltete Zahnräder oder über Riemen- oder Kettentriebe. Der Antrieb über Zahnräder ist aufwendig. Er erfordert ei­ ne sehr exakte Fertigung, und die Lage der Zahnradachsen erlaubt nur sehr enge Toleranzen. Des weiteren sind Zahn­ radantriebe geräuschintensiver als Zahnriemen- oder Kettentriebe.

Bei Riemen- und Kettentrieben muß der Riemen oder die Kette stets unter Spannung gehalten werden, damit keine Schwingungen auftreten, die die Kraftübertragung negativ beeinflussen. Zur Aufrechterhaltung der erforderlichen Spannung wird mit Hilfe einer Spannvorrichtung ein Spann­ rad gegen den Riemen oder gegen die Kette gedrückt. Das Spannrad ist nach dem Stand der Technik ein lose mitlau­ fendes Spannrad. Der Antrieb dieses Rades erfordert Ener­ gie, die ungenutzt bleibt, weil über das Spannrad kein Aggregat angetrieben wird.

Die erforderliche Spannung kann auch über das Antriebsrad eines Hilfsaggregates aufgebracht werden. Bekannt ist die Aufbringung der Spannung über das Antriebsrad der Lichtma­ schine, die an einer Schwinge sitzend zur Aufbringung der Spannkraft gekippt werden kann. Nachteilig bei dieser Art der Ketten- oder Riemenspannung ist die starre, unnach­ giebige Art der Spannung, die eine automatische Anpassung der Spannung an die Betriebsverhältnisse nicht zuläßt.

Ausgehend von den obengeschilderten Nachteilen der be­ schriebenen Vorrichtungen zum Spannen von Ketten- oder Riementrieben liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung vorzustellen, die sowohl eine automati­ sche Anpassung der Spannung an die Betriebsverhältnisse erlaubt, als auch die Möglichkeit bietet, gleichzeitig ei­ nes der Hilfsaggregate, vorzugsweise die Ölpumpe, anzu­ treiben.

Die Aufgabe wird mit Hilfe der kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Das Gehäuse der Ölpumpe ist vorteilhaft drehbar am Motor­ gehäuse befestigt. Das Antriebsrad der Ölpumpe ist als Spannrad ausgebildet und befindet sich mit dem Riemen- oder Kettentrieb im Eingriff. Seine Achse ist exzentrisch zum Drehpunkt des Gehäuses der Ölpumpe angeordnet. Dadurch ist es ohne großen Aufwand möglich, durch ein geringes Verdrehen des Gehäuses die Lage des Spannrades, die Lage des Antriebsrads der Ölpumpe, zu verändern und dadurch die Spannung des Riemen- oder Kettentriebs zu ändern. Ein Ver­ drehen in Richtung auf den Riemen oder die Kette hin er­ höht, ein Verdrehen in Gegenrichtung erniedrigt die aufge­ brachte Spannung.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Öl­ pumpe ein rundes Gehäuse auf, das drehbar in einer ent­ sprechenden Ausnehmung des Motorgehäuses eingesetzt ist. Diese Form der Befestigung der Ölpumpe am Motor bietet da­ durch besondere Vorteile, daß sich die Ölpumpe leicht ver­ drehen läßt und auch leicht durch einen Deckel oder nur durch einen Spannring in dem Gehäuse des Motors befestigen läßt. Besondere Vorrichtungen für eine drehbare Lagerung der Ölpumpe, die bei einer Anbringung außerhalb des Gehäu­ ses erforderlich wären, entfallen dadurch. Die Ölpumpe kann daher sehr kompakt gebaut werden.

ln weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Ölpumpe mit einer Spannvorrichtung verbunden, die sich gegen das Motorgehäuse abstützt. Aufgrund der Riemen- oder Ketten­ spannung wirkt auf das Gehäuse der Ölpumpe ein Drehmoment, das dieses Gehäuse um seinen Drehpunkt in eine Lage gerin­ ger Spannung zurückdrehen will. Eine Spannvorrichtung kann dieses Zurückdrehen vorteilhaft verhindern und so die ein­ mal gewählte Spannung aufrechterhalten. Die Spannvorrich­ tung kann beispielsweise eine Verdrehfeder, eine Druckfe­ der oder ein Hydraulik- oder Pneumatikzylinder sein.

Drehzahländerungen des Motors aufgrund unterschiedlicher Belastungen führen auch zu Änderungen der Spannungen im Ketten- oder Riementrieb. Die Lastwechsel und damit die Spannungswechsel können sehr abrupt auftreten, so daß die Kette oder der Riemen in Schwingungen geraten können. ln vorteilhafter Weise kann dieses Phänomen verhindert wer­ den, wenn die Spannvorrichtung mit einer Dämpfung ausge­ stattet ist.

Bei hydraulischen oder pneumatischen Spannzylindern als Spannvorrichtung ist eine Dämpfung über die Einstellung des aufzubringenden Druckes für die Spannung leicht zu er­ reichen. Bei mechanischen Spannvorrichtungen ist ein hy­ draulischer Dämpfer vorzusehen.

Damit innerhalb des vorgegebenen Drehwinkels, den die Öl­ pumpe zur Veränderung der Spannung des Riemen- oder Kettentriebs benötigt, der Zufluß und Abfluß des von der Ölpumpe geförderten Öls gewährleistet ist, erweitern sich die Öffnungen des Saugkanals und des Druckkanals im Motor­ gehäuse in Umfangsrichtung der Ausnehmung jeweils zu einem Langloch. Dadurch ist vorteilhaft gewährleistet, daß der Saugkanal des Motorgehäuses mit dem Saugkanal der Ölpumpe und der Druckkanal des Motorgehäuses mit dem Druckkanal der Ölpumpe bei jeder Spannung des Riemen- oder Ketten­ triebes ständig miteinander in Verbindung stehen.

ln Abänderung der Ausgestaltung der Erfindung wäre auch denkbar, daß sich die Öffnungen der Kanäle der Ölpumpe zur Ausnehmung im Motorgehäuse hin jeweils zu einem Langloch erweitern und die Kanäle im Motorgehäuse ihren jeweiligen Durchmesser beibehalten. Eine solche Ausführung der Ölpum­ pe kann, in Abhängigkeit der konstruktiven Gestaltung des Motorgehäuses, ebenfalls vorteilhaft sein.

Des weiteren sind die Öffnungen der Kanäle im Spalt zwi­ schen Motorgehäuse und Ölpumpe mit Dichtungen gegen Ölver­ luste bzw. Ansaugen von Luft abgedichtet. Dadurch wird ein Auslaufen des Schmieröls sowie sein Aufschäumen durch an­ gesaugte Luft vorteilhaft verhindert.

Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 den Kettentrieb einer Brennkraftmaschine, der von der Kurbelwelle ausgehend die Nockenwelle antreibt und von dem Antriebsrad einer Ölpumpe mit Hilfe eines hydraulischen Zylinders gespannt wird,

Fig. 2 die Ölpumpe in Fig. 1 in vergrößerter Darstellung,

Fig. 3 in der Seitenansicht einen Schnitt durch die Öl­ pumpe entsprechend der Schnittlinie A-A in Fig. 2,

Fig. 4 den Schnitt durch eine Ölpumpe mit einer Verdreh­ feder als Spannvorrichtung.

Fig. 1 zeigt den Kettentrieb einer Brennkraftmaschine, wo­ bei von der Kurbelwelle ausgehend die Nockenwelle und die Ölpumpe angetrieben wird.

Vor den Konturen des Gehäuses 1 einer Brennkraftmaschine ist ein Kettentrieb 2 dargestellt. Ausgehend vom Antriebs­ rad 3 der Kurbelwelle 4 wird über die Kette 5 das An­ triebsrad 6 der Nockenwelle 7 sowie die Ölpumpe 8 über das als Spannrad ausgebildete Antriebsrad 9 angetrieben.

Das Gehäuse 10 der Ölpumpe 8 hat eine runde Form und ist in eine Ausnehmung des Motorgehäuses 1 der Brennkraftma­ schine eingesetzt. Der Mittelpunkt 11 des Gehäuses 10 der Ölpumpe ist gleichzeitig auch sein Drehpunkt. Die Achse 12 des Spannrades 9 ist exzentrisch zum Drehpunkt 11 des Öl­ pumpen-Gehäuses 10 angeordnet. Die Drehbewegung des Gehäu­ ses 10 erfolgt über eine Spannvorrichtung 13, die aus ei­ nem Hydraulikzylinder besteht. Der Hydraulikzylinder 13 stützt sich gegen das Motorgehäuse 1 ab. Durch Erhöhung oder Verminderung des Drucks im Hydraulikzylinder 13 wird über eine Schwinge 14 das Gehäuse 10 der Ölpumpe 8 ver­ dreht. Wenn das Gehäuse 10 um den Drehpunkt 11 im vorlie­ genden Beispiel nach links verdreht wird, bewegen sich die Achse 12 des Spannrads 9 und damit auch das Spannrad 9 auf einem Kreisbogen um den Drehpunkt 11 auf die Kette 5 zu. Die Kette wird gespannt. Durch Verminderung des Drucks im Hydraulikzylinder 13 dreht sich das Gehäuse 10 nach rechts. Die Achse 12 des Spannrades 9 dreht sich um den Drehpunkt 11 des Gehäuses 10 auf einem Kreisbogen nach rechts und entspannt dadurch die Kette 5.

In Fig. 2 ist, ausschnittsweise aus Fig. 1, die Ölpumpe in vergrößertem Maßstab dargestellt. Die in Fig. 1 beschrie­ benen Merkmale sind in Fig. 2 mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Neben den bereits beschriebenen Merkmalen sind noch andere Einzelheiten näher erläutert.

Das runde Gehäuse 10 der Ölpumpe 8 wird durch einen Spann­ ring 15 in der Ausnehmung des Motorgehäuses 1 gehalten. Diese Art der Befestigung ist einfach und ermöglicht einen schnellen Wechsel der Ölpumpe sowie ein leichtes Verdre­ hen. Gestrichelt dargestellt ist der Druckraum 16 der Öl­ pumpe 8 sowie der Saugkanal 17 in der Pumpe und 17′ im Mo­ torgehäuse 1, sowie der Druckkanal 18 in der Pumpe und 18′ im Motorgehäuse. Deutlich zu sehen ist die Erweiterung des Saugkanals 17′ und des Druckkanals 18′ im Motorgehäuse 1 zu Langlöchern in Umfangsrichtung der Ausnehmung für die Ölpumpe 8.

Zur Verhinderung von Ölverlusten auf der Druckseite und des Ansaugens von Luft auf der Saugseite der Ölpumpe 8 sind hier nicht dargestellte Dichtungen an den Öffnungen des Druckkanals 18′ sowie des Saugkanals 17′ im Spalt zwi­ schen Motorgehäuse 1 und Ölpumpe 8 vorgesehen.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die Ölpumpe entsprechend der in Fig. 2 angegebenen Schnittlinie A-A.

Das Motorgehäuse 1 der Brennkraftmaschine ist aufge­ schnitten, so daß die Lage des Gehäuses 10 der Ölpumpe 8 gut zu erkennen ist. Das Gehäuseunterteil 10′′ sowie der Gehäusedeckel 10′ füllen die Ausnehmung des Motorgehäuses 1 voll aus. Deutlich zu erkennen ist die Fixierung des Ge­ häuses 10 der Ölpumpe 8 durch den Spannring 15. Die Dre­ hung des Gehäuses 10, also des Gehäuseunterteils 10′′ sowie des Gehäusedeckels 10′ gemeinsam, erfolgt um die Drehachse 11′, welche die Mittelachse der Ausnehmung darstellt.

Die Ölpumpe 8′ ist eine Zahnradpumpe. Das Zahnrad 19 wird über das Spannrad 9 angetrieben. Die Achse 12 des Spann­ rads 9 ist gleichzeitig die Achse des Zahnrades 19. lm Ge­ häusedeckel 10 ist die Achse 12 im Lager 20 gelagert, im Gehäuseunterteil 10′′ im Lager 20′. Der Durchtritt der Achse 12 durch den Gehäusedeckel 10′ ist gegen Ölverluste mit einer Dichtung 25 abgedichtet. Das Gegen-Zahnrad 21 ist im Gehäusedeckel 10′ im Lager 22 und im Gehäuseunter­ teil 10′′ im Lager 22′ gelagert. Der Antrieb des Spannrades 9 erfolgt über die Kette 5.

Die erforderliche Spannung der Kette 5 wird über den Hy­ draulikzylinder der Spannvorrichtung 13 aufgebracht, der sich einerseits gegen das Motorgehäuse 1 abstützt und zum anderen an der Schwinge 14 des Gehäuses 10 der Ölpumpe 8 angreift, wobei die Schwinge 14 im vorliegenden Fall ein Teil des Gehäusedeckels 10′ ist.

Fig. 4 zeigt ebenfalls einen Schnitt durch eine Ölpumpe, wie sie in Fig. 2 dargestellt und beschrieben worden ist. Im Gegensatz zu den bisher beschriebenen Ausführungsarten der Spannvorrichtung der Ölpumpe ist im vorliegenden Fall eine Verdrehfeder 23 die Spannvorrichtung, welche eine Verdrehkraft auf das Gehäuse 10 der Ölpumpe 8 ausübt. Die Verdrehfeder ist unterhalb des Gehäuses 10 der Ölpumpe 8 in der Ausnehmung des Motorgehäuses 1 untergebracht. Sie stützt sich einerseits gegen das Motorgehäuse 1 ab und andererseits gegen das Gehäuse 10 der Ölpumpe 8, präziser gegen das Gehäuseunterteil 10′′. Die Befestigung des Ge­ häuses 10 der Ölpumpe 8 erfolgt im vorliegenden Ausfüh­ rungsbeispiel nicht mehr durch einen Spannring, sondern durch einen aufgeschraubten Deckel 24. Auch hier ist die konstruktiv einfache Lösung der Unterbringung der Ölpumpe 8 in dem Motorgehäuse 1 zu sehen.

Bei einer Verdrehfeder als Spannvorrichtung kann zur Dämpfung oder völligen Unterdrückung der bei Lastwechsel im Riemensystem auftretenden dynamischen Kräfte die einmal aufgebrachte Spannung mit Hilfe eines hydraulischen Dämpfungsgliedes aufrechterhalten werden, das sich auf dem Motorgehäuse abstützt und andererseits an dem Gehäuse der Ölpumpe befestigt ist.

Claims (5)

1. Brennkraftmaschine mit am Motorgehäuse angeflansch­ ten Aggregaten, wie Wasserpumpe, Lichtmaschine, Kühlgeblä­ se und Ölpumpe sowie mindestens einer Nockenwelle, die von der Kurbelwelle ausgehend über einen Riemen- oder Ketten­ trieb angetrieben werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) der Ölpumpe (8) drehbar am Motorgehäuse (1) befestigt ist und daß das mit dem Riemen- oder Kettentrieb (2) im Eingriff befindli­ che Antriebsrad (9) der Ölpumpe (8) als Spannrad ausgebil­ det und seine Achse (12) exzentrisch zum Drehpunkt (11) des Gehäuses (10) der Ölpumpe (8) angeordnet ist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölpumpe (8) ein rundes Ge­ häuse (10) aufweist, das drehbar in einer entsprechenden Ausnehmung des Motorgehäuses (1) eingesetzt ist.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) der Ölpumpe (8) mit einer Spannvorrichtung (13) verbunden ist, die sich gegen das Motorgehäuse (1) abstützt.

4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung (13) mit einer Dämpfung ausgestattet ist.

5. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Motorgehäuse (1) einen Saugkanal (17′) zum Ansaugen des Schmieröls durch die Öl­ pumpe (8) sowie einen Druckkanal (18′) zur Ableitung des Schmieröls aufweist, daß die Öffnungen des Saugkanals (17′) und des Druckkanals (18′) sich in Umfangsrichtung der Ausnehmung des Motorgehäuses (1) zu einem Langloch er­ weitern, so daß innerhalb eines vorgegebenen Drehwinkels der Ölpumpe (8) der Saugkanal (17′) des Motorgehäuses (1) mit dem Saugkanal (17) der Ölpumpe und der Druckkanal (18′) des Motorgehäuses (1) mit dem Druckkanal (18) der Ölpumpe (8) ständig miteinander in Verbindung stehen und daß die jeweiligen Öffnungen der Kanäle (17′, 18′) im Spalt zwischen Motorgehäuse (1) und Ölpumpe (8) mit Dich­ tungen gegen Ölaustritt bzw. Lufteintritt abgedichtet sind.