专利名称：接收油泵的板式支架结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及设置在内燃发动机的曲轴箱中的支架结构，该支架结构为板式设
计且承载油泵，油泵具有外壳且用于向内燃发动机供油。
背景技术：
根据现有技术，内燃发动机具有模块结构。内燃发动机通常包括在至少两个轴承中接收曲轴的用作汽缸体的曲轴箱上半部，及可安装到曲轴箱上半部且用作曲轴箱下半部的油底壳。曲轴箱上半部具有接收油底壳的法兰表面。通常，在法兰表面中或法兰表面上提供密封以使油底壳或曲轴箱相对于周围环境密封。连接通常通过螺纹连接实现。[0003] 所述曲轴箱和设置在曲轴箱中的结构部件及构件在此简要处理。陈述直接相关于设置在支架结构上的油泵、该油泵的驱动及质量补偿，或者，至少，需要用于质量补偿且能够提供在支架结构上的平衡轴。 内燃发动机的每个汽缸的活塞在汽缸筒中轴向可移动地受导向，且与汽缸筒和汽缸盖一起界定汽缸的燃烧室。在本例中的活塞顶形成燃烧室内壁的一部分，且与活塞环一起使燃烧室相对于曲轴箱或汽缸体密封，以便没有燃烧气体或没有燃烧空气进入曲轴箱且没有油进入燃烧室。 活塞用来将燃烧产生的气体力传递到曲轴。为此，活塞由活塞销以枢接的方式连接到连杆，该连杆进而可移动地安装到曲轴。 在曲轴箱中安装的曲轴吸收连杆力，该连杆力由燃烧室中燃料燃烧产生的气体力和发动机部件的不规则运动产生的惯性力组成。在本例中活塞的振荡行程运动转化成曲轴的旋转运动。在本例中曲轴传递扭矩到驱动。传递到曲轴的能量的一部分用来驱动辅助部件，如油泵或发电机，或用来驱动凸轮轴，从而驱动气门总成。 在曲轴箱中提供至少两个轴承，用来接收和安装曲轴，该两个轴承为两部分设计，且分别包括轴承座和可连接到轴承座的轴承盖。曲轴安装在曲轴轴颈的区域，该曲轴轴颈沿着曲轴轴线彼此间隔设置。 在本例中轴承盖和轴承座可以提供为分离的，即独立的结构部件，该独立的结构
部件然后以适当的方式插入到曲轴箱中且固定，这通常通过螺纹连接完成。此外，轴承盖和
轴承座也有可能与曲轴箱形成为一个构件，即作为曲轴箱的集成的部件。 通常提供可安装到曲轴箱上半部用于接收各种构件的支架结构。此外，支架结构
设置在曲轴箱中增加了刚度，因此对噪声特性具有有利的影响，或者因为其噪声衰减作用，
对内燃发动机的噪声排放具有有利的影响。这种类型的支架结构是本实用新型的主题。例如在EP 0 944 784 Bl中描述了上述类型的支架结构。在EP 0 944 784 Bl中
公开的支撑结构为板式设计，应理解在此上下文中术语"板式"在本实用新型的范围内，意
思是相比较于结构的宽度和长度，支架结构的高度是结构部件的较小的尺寸。根据EP 0 944 784 Bl，板式支架结构用于在两个轴承中接收平衡轴，该两个轴承
通过集成在结构中的管道系统供应润滑油，避免需要外部的供应管路。[0012] 发动机部件的不规则运动产生的惯性力需要质量补偿。特别地，振荡结构部件有必要采取全面的措施补偿惯性力，确切地说为平衡轴的设置、安装及驱动，而旋转质量产生的惯性力通过设置在曲轴上的配重或不平衡以简单的方式补偿。 为此，根据现有技术，支架结构在曲轴箱中提供且承载至少一个平衡轴以补偿旋转质量产生的惯性力。 此外，在EP 0 944 784 Bl中描述的支撑结构具有相交的加强肋和用作润滑油进入油底壳中的通道的窗口孔。向内燃发动机供应润滑油的油泵可释放地设置在支撑结构上。 设计和构造所述支架结构的基本目标是提供具有尽可能高的刚度的支架结构，以便有利地影响噪声产生和噪声排放。 此外，设计支架结构以便可以最简单可能的方式即以尽可能少的加工步骤，特别是成本有效地进行内燃发动机的组装。该目标是具有简化的制造或组装流程。
实用新型内容在此背景下，本实用新型的目标包括提供一种在其功能方面优化，并具有较高刚度和简化的制造或组装流程的支架结构。 该目标通过一种设置在内燃发动机的曲轴箱中的支架结构实现，该支架结构是板式设计且承载油泵，该油泵具有外壳且用于向内燃发动机供油，其中油泵的外壳与支架结构形成为一个构件，以便外壳和支架结构形成单个结构部件。 在根据本实用新型的支架结构中，油泵的外壳是支架结构的集成的部件，即与支架结构集成形成。外壳和支架结构彼此不可释放地连接形成连在一起的单个结构部件。[0020] 这增加了支架结构的刚度，因此绝对有利于实现相关于支架结构的目标，确切地说，增强曲轴箱以便改进噪声特性。根据本实用新型的支架结构一定程度上在其功能方面优化。 此外，不需要提供任何连接装置将油泵或外壳固定到支架结构，特别是在支架结构中或支架结构上的任何法兰、凸起和/或孔。除这些元件外，还避免这些元件的加工以及根本上来源于这些元件的槽口效应，因此增加了结构的刚度和强度。 由于免除了连接装置，减少了结构构件的数目，因此不仅组装次数和组装成本减少，而且生产成本本身也减少，因为较少的单个部件保持库存、管理及提供用于生产或组装过程。因为较少的部件需要制造和连接，采用该原则的结果是发生较少的组装和/或生产错误，这对机能和有效寿命具有有利的影响。 固定装置如螺钉的省略，导致支架结构的重量的减少，允许支架结构接收的构件的紧密压縮的装配，因为免除了用于形成外壳和支架结构的非正连接的根据现有技术传统上使用的向外突出的连接或固定装置。 这还去除了结构要求，连接装置现在不再需要为组装提供用于工具的通道。所述支架结构可以设计为较小的尺寸或以便更紧凑和/或可以容纳更多的构件。这两者增加了支架结构或内燃发动机的刚度。 外壳和支架结构的集成设计在支架结构的制造或设计上提供许多不同的可能性。[0026] 因此，通过本实用新型的支架结构实现本实用新型基于的目标，确切地说提供在其功能方面优化的支架结构。 油泵从泵的吸入端传输油到泵的发送端。为此，在所知的湿式油底壳润滑(wetpan lubrication)中，吸入端例如通过油传输管路连接到在曲轴箱的油底壳中存储的油储存 器。在所知的干式油底壳润滑中，油泵的吸入端供应发生于单独的储油罐。 后者特别是在航空器构造中应用，因为内燃发动机的位置与重力加速度相关变化 较快，因此相比较于在封闭的储油罐中包含的油供应，在油底壳中包含的开放的油储存器 是不利的，因为用这样的方式不可能确保对内燃发动机可靠连续的供油。然而，干式油底壳 润滑基本上还可以用在机动车辆构造中。然而，根据现有技术，在用于驱动机动车辆的内燃 发动机中通常使用湿式油底壳润滑。 油泵供应润滑油到所知的内燃发动机的主油道，所述主油道通常设计为主供油管
路的形式。在本例中，泵的发送端之后紧跟向主供油管路装油的供油管路。 从主供油管路分出多个支管路以便向多个耗油装置供应润滑油，通常例如曲轴轴
承、连杆轴承、及凸轮轴轴承或气门总成。在曲轴箱中主供油管路即主油道的设置通常为
了供应曲轴轴承，管路优选地设置在经受最小负载的轴承点附近，因为在油管路到曲轴轴
承的放出区域，油供应阻止或减少润滑油膜的形成，因此阻止或减少在该位置的滑动轴承
(plain bearing)的承载能力。 根据本实用新型的支架结构的更多优选实施例如下文所述。 支架结构的优选实施例包括单个结构部件是铸件。或者，支架结构还可以生产为 锻造的结构部件。 基本上，支架系统的铸造和锻造仅作为示例，因此可以考虑所有可想到的生产方 法，通过该方法同样可以形成单个支架系统。 在通过铸造生产根据本实用新型的支架结构中，基本上还可以使用已有的铸模， 其中修改即延伸到包括外壳的形成，然后有可能产生根据本实用新型的作为铸造的单个结 构部件的支架结构。 该支架结构的优选实施例包括油泵是变量油泵。内燃发动机在不同的操作点需要
不同量的润滑油，因此具有可调节的即可变的传输量的变量油泵是有利的，以便内燃发动
机可以根据转速、扭矩和/或其他操作参数的作用供油，即根据其瞬时要求供油。 变量油泵的一个示例是具有可变传输特征的叶片泵(vane-cell pump)，其中传输
流或传输量是可调节的，因为修正即改变提供用于接收叶片的偏心轴的偏心度。泵的传输
室在叶片之间形成，从而轴和外壳在尺寸上增加或减少。 该支架结构的优选实施例包括提供用于设定变量油泵的传输量的调节装置。 断开或放开例如从油泵本身供应的油压管路的电可驱动即电动阀可以用作调节 装置，当油压管路开启即放开时，存在的油压用作即用于调节油泵的传输量，例如通过调节 上述叶片泵的偏心度。在本例中压力的量对调节及进而对传输量具有决定性的影响。 在本例中优选实施例包括阀设置在油压反馈管路中，该油压反馈管路从主油道或 主供油管路通向即返回到油泵。 当使用电动阀时，优选实施例包括阀通过电流闭合作用或关闭，在阀的该位置油 泵具有较高的，若合适的话为其最大油传输流。这确保在阀功能失灵的情况下，特别是在阀 驱动需要的电源故障的情况下内燃发动机充足供油。[0041] 支架结构的优选实施例包括通向油泵和/或源自油泵的至少一个油管路至少部 分地集成到支架结构中。结果，外油管路变得不必要或长度减少。随着油管路完全集成到 支架结构中，免除了外油管路进而免除了结构部件。基本上，集成可以导致所述管路的长度 的縮短，这被认为是有利的。可以实施支架结构和该支架结构接收的构件一起的更紧凑的 配置。油管路至少部分集成到支架结构可以简化该油管路到泵的连接，且改进油路的泄漏 特性即防漏。 该支架结构的优选实施例包括用于张紧驱动油泵的牵引机构的张紧装置固定到 支架结构上。 通常，油泵的驱动通过具有牵引装置的牵引机构发生，该牵引装置至少通过驱动 轴的驱动轮和设置在受驱动的泵轴上的从动轮弓I导。 带驱动或链轮通常用于驱动。在本例中通常多个轴的驱动组合在一个牵引机构 中。 同步驱动要求防滑驱动以便随着轴旋转，从动轴的明确的位置分配到驱动轴的具 体的旋转位置，即以便可以确保两个轴的旋转角的明确的分配。例如使用齿带或链可以实 现防滑同步驱动。 然而即使使用其他类型的牵引装置，也可以实施防滑从而实施同步驱动，因为牵 引装置保持足够高的张紧，因此精确地阻止滑动。 为保持牵引装置(带或链)处于张紧状态，从而确保尽可能可靠和不磨损的驱动， 在牵引机构中的合适的位置上提供张紧装置，该张紧装置横向于运动方向施加力在牵引装 置上，以便牵引装置维持不变且保持处于张紧状态。 还必须记住牵引机构的牵引装置经受磨损，该磨损特别是反应在牵引装置的长度
随着操作时间的增加而连续增加。张紧装置补偿在操作中的这些磨损减少的牵引装置的长
度变化。张紧装置同样可以补偿由于温度波动产生的牵引装置的长度变化。 优选实施例包括牵弓|装置装配有盖子。该盖子减少了支架结构的实施例中的不期
望的油泡沫，其中油泵或提供用于驱动油泵的牵引机构延伸到存储在油底壳中的支架结构
之下的油储存器中。 该支架结构的优选实施例包括支架结构具有可释放地连接到支架结构的至少一 个油面板(oil plane)。 该至少一个油面板可以设计为盘状表面部分，在该例中可以实施到支架结构的可 释放的连接，同时，可以实施通过卡扣连接(sn即connection)的简单安装。当曲轴旋转 时，该至少一个油面板设置在面向曲轴的一侧，在运行通过连杆的连杆架(connecting rod grid)之下，形成油面板的表面部分必须设计和设置为相对于移动的连杆产生较小的空隙 (clearance)，即在连杆和油面板之间形成较小的间隙(gap)。 随着曲轴旋转或连杆旋转，过量的油从较大的连杆孔中释放或擦出到表面部分。 从而阻止或减少在整个曲轴箱中和支架结构上的过量油的溅射，即防止或减少无意和不期 望的油对曲轴箱的污染。 该分总成的优选实施例还包括支架结构在面向曲轴的一侧具有设计为油面板的 至少一个表面部分。在该实施例中，油面板与支架结构集成形成。 该支架结构的优选实施例包括支架结构包括可以引导量油计的导向装置。根据现有技术，当内燃发动机静止时，测量即确定油水平即可用的油量。为此，引导量油计使其自 由端从外部到包含在油底壳中的油储存器内，以便确定油水平的瞬时高度。量油计上的标 记可以确定油水平测量值。 为可靠地引导量油计，并确保可重复产生的和可信的测量值，若支架结构具有可 以引导量油计的导向装置是有利的。因此，特别地，防止量油计不期望的显著的弯曲，且减 少即抑制内燃发动机操作时量油计的振荡。 该导向装置可以设计为孔或凹口的形式，若合适的话，可以由套筒或环补充或合
作产生。若支架结构为铸件，尽可能早地在毛坯设计时考虑到导向装置。 该支架结构的优选实施例包括用于质量补偿的至少一个平衡轴安装在支架结构上。 为质量补偿，S卩补偿曲轴机构的惯性力，至少一个平衡轴具有至少一个配重，具体 地不管是否补偿第一阶、第二阶、或更高阶的惯性力，平衡轴以曲轴转速或曲轴转速的倍 数，与曲轴方向相同或相反地旋转。 若补偿振荡质量产生的第一阶惯性力或多阶惯性力，除了至少一个平衡轴之外， 曲轴本身可以承担第二平衡轴的功能。然后至少一个平衡轴以曲轴转速与曲轴方向相反地 旋转。 支架结构的优选实施例包括该支架结构具有用于质量补偿的驱动装置。 驱动例如通过上述类型的牵引机构产生，在通过平衡轴的质量补偿的框架内同步
驱动是有必要的，以便随着轴旋转，平衡轴的明确的位置可以分配到曲轴的具体旋转位置。 然而，优选实施例还包括通过齿轮产生用于质量补偿的驱动。因此，通过牵引机构
驱动且设置在支架结构上的油泵可以用于驱动安装在支架结构上的平衡轴，设置在油泵的
轴上的齿轮与在平衡轴上提供的齿轮啮合即协作，从而驱动平衡轴。 该支架结构的优选实施例包括该支架结构具有至少两个支撑，该支撑突出且用于 将支架结构固定到设置在曲轴箱中的曲轴的衬垫(mounting)。 如开始所述，接收曲轴的曲轴箱或曲轴箱上半部具有至少两个轴承，至少两个轴 承设计为用于接收曲轴中的衬垫的两部分。每个轴承具有在背向支架结构的曲轴的一侧上 设置在曲轴箱中的轴承座，及可连接到轴承座且设置在面向支架结构的曲轴的一侧上的轴 承盖。 在所述的实施例中，在支架结构上提供至少两个支撑，在支架结构的安装后的状 态下每个支撑在其自由端与榫销(tenon)协作，该榫销朝向支架结构且设置在曲轴轴承的 轴承盖上。 优选实施例包括榫销具有内螺纹且支撑为中空的，即设计为套筒。在支架结构固 定到曲轴箱上半部的框架中，在所述的实施例中螺钉引导通过套筒且旋在榫销的内螺纹 中。提供的榫销和支撑或套筒确保刚度增加。 优选实施例包括油回路通过支架结构。 油回路是曲轴箱的通风(venting)的一部分，油回路阻止在内燃发动机的操作中 在曲轴箱中累积的压力，特别具体地为阻止具有不期望的较高值。 通风中的问题特别是在曲轴箱中包含的气体受油污染。因此，给曲轴箱单独提供 可以产生压力补偿的通风孔是不利的。相反，从曲轴箱形成的通风流必须与液体成分分离，特别是与位于通风流中的油分离。在本例中，分离和回收的油通过油回路即回油管路优选 地再循环到曲轴箱，而净化的通风流优选地供应到内燃发动机的进气管道以便再次参与燃烧。 优选实施例包括至少一个回油管路在油水平之下排出到润滑油储存器中。S卩，回 油管路的出口孔被油包围，以便位于曲轴箱中且在压力下的气体成分不能逃出或流过该回 油管路，这是不希望的，但是，相反，必须流过提供用于通风的通风管路。 通过根据图1和图2的示例实施例在下文详细描述本实用新型。
[0072]图1从上侧示意性地示出支架结构和轴承盖安装在一起的实施例的立体图图2从下侧示意性地示出如图1所示的支架结构的实施例的立体图。附图标记1支架结构2轴承3轴承盖4榫销5端面6轴承表面7支撑8套筒9油面板10上侧11下侧12螺栓13固定螺钉14平衡轴15油泵16表面部分17接收表面18油泵的外壳
具体实施方式图1从支架结构1的上侧10，即从面向曲轴(未示出)的一侧示意性地示出支架 结构1与轴承盖3安装在一起的实施例的立体图。 图1中所示的支架结构1应用在三汽缸直列式发动机中，其中曲轴安装在一个接 一个设置即成顺序或直线设置的四个轴承2中，每个轴承2具有轴承座和轴承盖3，轴承盖 3可连接到轴承座且设置在面向支架结构1的曲轴的一侧上。 两个内轴承2的轴承盖3每个装配有两个榫销4，该榫销4朝向支架结构1且在其 端面5形成轴承表面6连接到支撑7，支撑7设置在榫销4和支架结构1之间，且与支架结
8构1集成形成。每个例子中在轴承盖3上形成的两个榫销4横向于曲轴纵轴线设置。提供 榫销4和支撑7增加了刚度。 支架结构1在面向曲轴的一侧具有设置为油面板9且每个设置在两个轴承2之间 的表面部分16。 此外，在支架结构1的外围提供接收表面17，接收表面17为环状设计，且在支架 结构1的安装后的状态中，接收表面17与曲轴箱上半部中提供的接收表面协作。六个螺栓 12从接收表面17突出且用于将支架结构1固定在曲轴箱上半部中。 支架结构1的接收表面17和在榫销4和支撑7之间形成的轴承表面6设置在一 个平面上，从而允许支架结构l的表面6、17的结合加工。因此，表面6、17使用一个加工步 骤加工，而不需要支架结构1的重新夹紧(rechuck)。为此，支撑7有利地在本例中与支架 结构1形成为一个构件。 如从图2清晰地看出油泵15固定到支架结构1上且平衡轴14安装在支架结构1 上，图2从下侧11示出图1中所示的支架结构1的实施例。 油泵15用于向内燃发动机供油，油泵15的外壳18与支架结构1形成为一个构件，
以便外壳18和支架结构1形成单个结构部件。 为进一步加强支架结构l，在下侧11上提供加强肋。 通过如图2所示的四个固定螺钉13将支架结构1固定到轴承盖3上，为此每个榫 销具有内螺纹。支撑在本例中为中空的，即设计为套筒8，以便固定螺钉13可以从支架结构 1的下侧11引导通过直到榫销。 参考图l，相同的结构部件使用相同的附图标记。
权利要求一种设置在内燃发动机的曲轴箱中的支架结构(1)，所述支架结构为板式设计且承载油泵(15)，所述油泵(15)具有外壳(18)且用于向所述内燃发动机供油，其特征在于，所述油泵(15)的外壳(18)与所述支架结构(1)形成为一个构件，以便所述外壳(18)与所述支架结构(1)形成单个结构部件。
2. 如权利要求1所述的支架结构(l)，其特征在于，所述单个结构部件是铸件。
3. 如权利要求1或2所述的支架结构(l)，其特征在于，所述油泵(15)为变量油泵 (15)。
4. 如权利要求3所述的支架结构(l)，其特征在于，提供用于设定所述变量油泵(15) 的传输量的调节装置。
5. 如权利要求4所述的支架结构(l)，其特征在于，通向所述油泵(15)和/或源自所 述油泵(15)的至少一个油管路至少部分地集成到所述支架结构(1)中。
6. 如权利要求5所述的支架结构(l)，其特征在于，用于张紧驱动所述油泵(15)的牵 引机构的张紧装置固定到所述支架结构(1)。
7. 如权利要求6所述的支架结构(l)，其特征在于，所述支架结构(1)具有可释放地连 接到所述支架结构(1)的至少一个油面板(9)。
8. 如权利要求7所述的支架结构(l)，其特征在于，所述支架结构(1)包括可以引导量 油计的导向装置。
9. 如权利要求8所述的支架结构(l)，其特征在于，用于质量补偿的至少一个平衡轴 (14)安装在所述支架结构(1)上。
10. 如权利要求9所述的支架结构(l)，其特征在于，所述支架结构(1)具有用于质量 补偿的驱动装置。
11. 如权利要求10所述的支架结构(l)，其特征在于，所述支架结构(1)具有至少两个 支撑(7)，所述支撑(7)突出且用于将所述支架结构(1)固定到设置在所述曲轴箱中的曲轴 的衬垫。
专利摘要本实用新型涉及接收油泵的板式支架结构。提供设置在内燃发动机的曲轴箱中的支架结构(1)，该支架结构(1)为板式设计且承载油泵(15)，该油泵(15)具有外壳(18)且用于向内燃发动机供油，其中油泵(15)的外壳(18)与支架结构(1)形成为一个构件，以便外壳(18)和支架结构(1)形成单个结构部件。通过上述类型的支架结构(1)可以实现在其功能方面的优化，并具有较高刚度和简化的制造或组装流程。
文档编号F02B67/04GK201437746SQ200920151049
公开日2010年4月14日 申请日期2009年4月30日 优先权日2008年4月30日
发明者伯恩德·斯泰纳, 厄本·莫勒维兹, 英葛·楞次 申请人:福特环球技术公司