DE102014009857A1

DE102014009857A1 - Drive device for a motor vehicle

Info

Publication number: DE102014009857A1
Application number: DE102014009857.5A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Gutzeit
Original assignee: MAN Truck and Bus SE
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 2014-07-03
Filing date: 2014-07-03
Publication date: 2016-01-07
Also published as: RU2680480C2; CN105298583A; EP2963256A1; CN105298583B; RU2015121155A3; RU2015121155A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere zum Antrieb einer Ölpumpe. Die Antriebseinrichtung umfasst einen Verbrennungsmotor zum Antrieb des Kraftfahrzeugs, eine Schmiermittelpumpe zur Versorgung von Lagern des Verbrennungsmotors mit Schmiermittel und eine Pumpenantriebseinrichtung, die mit der Schmiermittelpumpe antriebsmäßig verbindbar und/oder verbunden ist und mittels der die Schmiermittelpumpe unabhängig von dem Verbrennungsmotor in einer Motorstartphase und/oder einer Motorausschaltphase antreibbar ist.The invention relates to a drive device for a motor vehicle, in particular for driving an oil pump. The drive device comprises an internal combustion engine for driving the motor vehicle, a lubricant pump for supplying bearings of the internal combustion engine with lubricant and a pump drive device which is drivingly connected and / or connected to the lubricant pump and by means of the lubricant pump independently of the internal combustion engine in an engine start phase and / or an engine shutdown phase is driven.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Anordnung zum Antrieb einer Schmiermittelpumpe zur Versorgung von Lagern der Verbrennungskraftmaschine mit Schmiermittel.The invention relates to a drive device for a motor vehicle. The invention particularly relates to an arrangement for driving a lubricant pump for supplying bearings of the internal combustion engine with lubricant.

Der Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs benötigt eine Schmierung für die Lager des Verbrennungsmotors, insbesondere für hochbelastete Gleitlager der Kurbelwelle, den Pleuelstangen und den Nockenwellen. Hierfür werden Schmiermittelpumpen eingesetzt, die mechanisch von dem Verbrennungsmotor angetrieben werden, um Schmiermittel unter Druck zur Schmierung zur Verfügung zu stellen.The internal combustion engine of a motor vehicle requires lubrication for the bearings of the internal combustion engine, in particular for highly loaded plain bearings of the crankshaft, the connecting rods and the camshafts. For this purpose, lubricant pumps are used, which are mechanically driven by the internal combustion engine to provide lubricant under pressure for lubrication.

Das Schmiermittel wird üblicherweise auch als Öl bezeichnet, auch wenn dies heute häufig kein Öl mehr ist. Entsprechend werden die hierfür erforderlichen Schmiermittelpumpen üblicherweise als Ölpumpen oder Öldruckpumpen bezeichnet.The lubricant is commonly referred to as oil, although today it is often no longer oil. Accordingly, the lubricant pumps required for this purpose are commonly referred to as oil pumps or oil pressure pumps.

Zur Erzeugung eines Öldrucks für eine verschleissarme Schmierung von Lager und Welle benötigt die Schmiermittelpumpe eine bestimmte Mindestdrehzahl. Diese ist beim Starten und Hochlaufen des Verbrennungsmotors nicht gegeben.To generate an oil pressure for a low-wear lubrication of bearing and shaft, the lubricant pump needs a certain minimum speed. This is not given when starting and running up the engine.

Solche ungünstigen Betriebsbedigungen für den Verbrennungsmotors treten bei häufigen Start- und Stoppvorgängen des Verbrennungsmotors bei Hybridantrieben auf. Insbesondere bei Nutzfahrzeugen mit Hybridantrieb wird im Stadtbetrieb häufig zwischen verbrennungsmotorischem und elektromotorischem Antrieb gewechselt. Beim Umschalten von Elektroantrieb auf Verbrennungsmotorbetrieb unterliegen die Motorlager folglich einem erhöhten Verschleiß, weil beim Motoranlauf ein ausreichender Öldruck in den Motorlagern nicht gegeben ist.Such unfavorable Betriebsbedigungen for the internal combustion engine occur in frequent start and stop operations of the internal combustion engine in hybrid drives. In particular, in commercial vehicles with hybrid drive is frequently changed in city operation between internal combustion engine and electric motor drive. When switching from electric drive to internal combustion engine operation, the engine bearings are therefore subject to increased wear, because at engine start sufficient oil pressure in the engine mounts is not given.

Auf einen gerechneten Betriebszeitabschnitt führt dies so zu teuren und zeitintensiven Instandsetzungsarbeiten der Motorlager mit außerplanmäßigen Fahrzeugstandzeiten.On a calculated period of operation, this leads to expensive and time-consuming repair work of engine mounts with unscheduled vehicle life.

Aus dem Stand der Technik ist es ferner bekannt, mittels in den Ölförderkreislauf eingebrachter Rückschlagventile ein Leerlaufen der Motorschmierölbohrungen beim Motorstillstand zu verhindern. Dadurch kann beim Motoranlauf ein beschleunigter Öldruckaufbau erreicht werden. Insbesondere bei hochbelasteten Motoren mit hohen Zünddrücken und erschwerten Hybridbetriebsbedingungen kann auch mit derartigen Rückschlagventilen eine hohe Lagerbelastung bzw. reduzierte Lebensdauer der Lager nicht vermieden werden.From the prior art, it is also known to prevent emptying of the engine lubricating oil holes during engine standstill by means of introduced into the oil delivery circuit check valves. This can be achieved at engine start an accelerated oil pressure build-up. Especially with highly loaded engines with high ignition pressures and difficult hybrid operating conditions, a high bearing load or reduced life of the bearing can not be avoided even with such check valves.

Es ist somit eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug bzw. Anordnung zum Antrieb einer Schmiermittelpumpe bereitzustellen, mit denen Nachteile herkömmlicher Techniken vermieden werden können. Die Aufgabe der Erfindung ist es insbesondere, eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug bzw. Anordnung zum Antrieb einer Schmiermittelpumpe bereitzustellen, die auch in einer Motorstartphase eine ausreichende Versorgung mit Schmiermittel sicherstellt.It is therefore an object of the invention to provide an improved drive device for a motor vehicle or arrangement for driving a lubricant pump, with which disadvantages of conventional techniques can be avoided. The object of the invention is in particular to provide a drive device for a motor vehicle or arrangement for driving a lubricant pump, which ensures an adequate supply of lubricant even in an engine start phase.

Diese Aufgaben werden durch eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.These objects are achieved by a drive device for a motor vehicle having the features of the main claim. Advantageous embodiments and applications of the invention are the subject matter of the dependent claims and are explained in more detail in the following description with partial reference to the figures.

Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst einen Verbrennungsmotor zum Antrieb des Kraftfahrzeugs und eine Schmiermittelpumpe zur Versorgung von Lagern des Verbrennungsmotors bzw. allgemein zur Versorgung der Antriebseinheit mit Schmiermittel.The drive device according to the invention for a motor vehicle comprises an internal combustion engine for driving the motor vehicle and a lubricant pump for supplying bearings of the internal combustion engine or generally for supplying the drive unit with lubricant.

Gemäß allgemeinen Gesichtspunkten der Erfindung umfasst die Antriebseinrichtung ferner eine Pumpenantriebseinrichtung, die mit der Schmiermittelpumpe antriebsmäßig verbindbar und/oder verbunden ist und mittels der die Schmiermittelpumpe unabhängig von dem Verbrennungsmotor in einer Motorstartphase und/oder einer Motorausschaltphase antreibbar ist.According to general aspects of the invention, the drive device further comprises a pump drive device which is drivingly connectable and / or connected to the lubricant pump and by means of which the lubricant pump can be driven independently of the internal combustion engine in an engine start phase and / or an engine shutdown phase.

Ein besonderer Vorzug des Vorsehens einer separaten Pumpenantriebseinrichtung ist, dass die Schmiermittelpumpe von dieser unabhängig von der Motordrehzahl angetrieben werden kann und somit insbesondere in einer Motorstartphase und/oder Motorausschaltphase eine vom Verbrennungsmotor unabhängige Versorgung der Schmiermittelpumpe ermöglicht.A particular advantage of the provision of a separate pump drive device is that the lubricant pump can be driven by this independent of the engine speed and thus enables, in particular in an engine start phase and / or engine shutdown phase independent supply of the lubricant pump from the engine.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsform ist die Pumpenantriebseinrichtung ein Elektromotor, d. h. eine als Elektromotor ausgebildete elektrische Maschine, was eine konstruktiv einfache Realisierung ermöglicht.According to a particularly preferred embodiment, the pump drive device is an electric motor, i. H. designed as an electric motor electric machine, which allows a structurally simple implementation.

Eine besonders vorteilhafte Möglichkeit der erfindungsgemäßen Realisierung sieht vor, dass der Elektromotor, der die Schmiermittelpumpe unabhängig vom Verbrennungsmotor antreiben kann, und eine Antriebswelle des Verbrennungsmotors über einen Freilauf antriebsmäßig mit der Schmiermittelpumpe verbindbar sind, derart, dass die Schmiermittelpumpe von dem Elektromotor durch den Freilauf schneller als von der Antriebswelle des Verbrennungsmotors antreibbar ist, ohne die Antriebswelle bzw. den Verbrennungsmotor mitzuschleppen. Der Freilauf ermöglicht somit eine vorteilhafte antriebsmäßig selektive Ankopplung der beiden Antriebsmöglichkeiten für die Schmiermittelpumpe. Hierbei entkoppelt der Freilauf insbesondere im niedrigen Drehzahlbereich der vom Verbrennungsmotor angetriebenen Antriebswelle den Verbrennungsmotor antriebsmäßig von der Schmiermittelpumpe.A particularly advantageous possibility of implementation according to the invention provides that the electric motor, which can drive the lubricant pump independently of the internal combustion engine, and a drive shaft of the internal combustion engine via a freewheel drive with the lubricant pump are connectable, such that the lubricant pump from the electric motor by the freewheel faster as can be driven by the drive shaft of the internal combustion engine, without the drive shaft or to bring along the internal combustion engine. The freewheel thus enables an advantageous drive-selective coupling of the two drive options for the lubricant pump. In this case, the freewheel decouples the internal combustion engine, in particular in the low rotational speed range of the drive shaft driven by the internal combustion engine, from the lubricant pump.

Bei einer vorteilhaften Variante dieser Ausgestaltungsform ist ein äußeres Freilaufteil des Freilaufs über eine Kopplungseinrichtung mit der Antriebswelle des Verbrennungsmotors wirkverbunden. Ferner ist gemäß dieser Ausgestaltungsform eine Pumpenantriebswelle drehfest mit der Schmiermittelpumpe und drehfest mit einem inneren Freilaufteil des Freilaufs verbunden und der Elektromotor ist mit einer Verbindungswelle antriebsmäßig verbunden oder verbindbar, die koaxial zu der Pumpenantriebswelle ist und die drehfest mit dem inneren Freilaufteil koppelbar ist. Diese Variante ermöglicht eine baulich kompakte Ausgestaltungsform.In an advantageous variant of this embodiment, an outer freewheeling part of the freewheel is operatively connected via a coupling device to the drive shaft of the internal combustion engine. Further, according to this embodiment, a pump drive shaft rotatably connected to the lubricant pump and rotatably connected to an inner freewheeling part of the freewheel and the electric motor is drivingly connected or connectable with a connecting shaft which is coaxial with the pump drive shaft and which is rotatably coupled to the inner freewheeling part. This variant allows a structurally compact design.

Gemäß dieser Variante besteht die Möglichkeit, dass die Verbindung über den Freilauf so ausgeführt ist, dass das äußere Freilaufteil bei stillstehender Antriebswelle des Verbrennungsmotors ruhend steht und bei anlaufender Antriebswelle so lange kraftschlusslos mitläuft, solange eine Drehzahl der Antriebswelle unter einer Drehzahl der vom Elektromotor angetriebenen Verbindungswelle liegt. Ferner ist der Freilauf gemäß dieser Variante so ausgeführt, dass wenn die Drehzahl der Antriebswelle des Verbrennungsmotors die Drehzahl der Verbindungswelle überschreitet, das äußere Freilaufteil kraftschlüssig mit dem inneren Freilaufteil und damit mit der Pumpenantriebswelle gekoppelt wird. Dadurch kann bei entsprechender Auslegung der Drehzahl des Elektromotors sichergestellt werden, dass der Verbrennungsmotor erst dann zum Antrieb der Schmiermittelpumpe angekoppelt wird, wenn dieser eine zum Betrieb der Schmiermittelpumpe ausreichend hohe Drehzahl erreicht hat.According to this variant, there is the possibility that the connection via the freewheel is designed so that the outer freewheeling at stationary drive shaft of the engine is stationary and rotates frictionally with starting drive shaft as long as a speed of the drive shaft at a speed of driven by the electric motor connecting shaft lies. Furthermore, the freewheel according to this variant is designed so that when the rotational speed of the drive shaft of the internal combustion engine exceeds the speed of the connecting shaft, the outer freewheeling part is frictionally coupled to the inner freewheeling part and thus to the pump drive shaft. This can be ensured with appropriate design of the speed of the electric motor, that the engine is coupled only to drive the lubricant pump when it has reached a sufficiently high speed to operate the lubricant pump.

Eine weitere Variante dieser Ausgestaltungsform sieht vor, dass die Verbindungswelle und die Pumpenantriebswelle auf gegenüberliegenden Seiten des Freilaufs angeordnet sind. Vorteilhafterweise sind die Verbindungswellen des Elektromotors und die Pumpenantriebswelle hierbei koaxial angeordnet, um eine einfache antriebsmäßige Kopplung der Verbindungswelle mit der Pumpenantriebswelle zu ermöglichen.A further variant of this embodiment provides that the connecting shaft and the pump drive shaft are arranged on opposite sides of the freewheel. Advantageously, the connecting shafts of the electric motor and the pump drive shaft are arranged coaxially to allow a simple drive coupling of the connecting shaft with the pump drive shaft.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltungsform sieht hierbei vor, dass die Verbindungswelle über eine Verzahnung mit dem inneren Freilaufteil drehfest in Eingriff bringbar ist. Die Verzahnung ist hier vorzugsweise als axial wirksame, drehstarr ineinander eingreifende Verzahnung mit radial verlaufenden Zähnen ausgeführt, die eine stabile, formschlüssige, drehfeste und leicht lösbare Verbindung der beiden Antriebswellen ermöglicht und zugleich wenig Bauraum beansprucht. Die Verzahnung kann beispielsweise in Form einer Hirth-Verzahnung ausgeführt sein.A particularly advantageous embodiment provides in this case that the connecting shaft via a toothing with the inner freewheeling part rotatably engaged can be brought. The toothing is here preferably designed as axially effective, rotationally rigid meshing teeth with radially extending teeth, which allows a stable, positive, rotationally fixed and easily detachable connection of the two drive shafts and at the same time takes up little space. The toothing can be designed, for example, in the form of a Hirth toothing.

Um die Verbindungswelle kraftschlüssig mit dem inneren Freilaufteil wahlweise in Eingriff oder außer Eingriff zu bringen, ist die Verbindungswelle vorteilhafterweise axial verschiebbar. Hierbei kann gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung eine Steuereinrichtung eingerichtet sein, die Verbindungswelle des Elektromotors zeit- und/oder drehzahlgesteuert mit dem inneren Freilaufteil in Eingriff oder außer Eingriff zu bringen.In order to frictionally engage or disengage the connecting shaft with the inner freewheel part, the connecting shaft is advantageously axially displaceable. In this case, according to a further aspect of the invention, a control device can be set up to engage or disengage the connecting shaft of the electric motor in a time- and / or speed-controlled manner with the inner freewheeling part.

Die Erfindung ist hinsichtlich des konstruktiven Aufbaus des Freilaufs nicht auf einen bestimmten Aufbau beschränkt. Der Freilauf kann beispielsweise als Klemmrollen-Freilauf ausgeführt sein. Ferner kann das innere Freilaufteil einen Freilaufwellenstumpf umfassen, der koaxial zu der Verbindungswelle und der Pumpenantriebswelle angeordnet ist und der auf einer der Schmiermittelpumpe zugewandten Seite drehfest mit der Pumpenantriebswelle verbunden ist und auf einer der Schmiermittelpumpe abgewandten Seite drehfest mit der Verbindungswelle verbindbar ist.The invention is not limited to a specific structure with regard to the structural design of the freewheel. The freewheel can be designed for example as a pinch roller freewheel. Further, the inner freewheeling part may comprise a freewheel shaft stub which is arranged coaxially with the connecting shaft and the pump drive shaft and which on one of the lubricant pump side facing rotatably connected to the pump drive shaft and on a side facing away from the lubricant pump rotatably connected to the connecting shaft.

Das vorgenannte äußere Freilaufteil kann beispielsweise als Hohlrad ausgeführt sein. Ferner kann die Kopplungseinrichtung, mittels der das äußere Freilaufteil mit der Antriebswelle des Verbrennungsmotors wirkverbunden ist, als Riemenantrieb, Verzahnung oder Kettenantrieb ausgebildet sein.The aforementioned outer freewheeling part can be designed, for example, as a ring gear. Further, the coupling device, by means of which the outer freewheeling part is operatively connected to the drive shaft of the internal combustion engine, be designed as a belt drive, toothing or chain drive.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann die Pumpenantriebseinrichtung bzw. der vorgenannte Elektromotor ein Anlasser oder ein Startergenerator zum Starten des Verbrennungsmotors sein. Dies bietet den Vorteil, dass der Startermotor bzw. der Startergenerator neben dem Antrieb für den Verbrennungsmotor auch zum Antrieb der Schmiermittelpumpe eingesetzt werden kann, so dass kein zusätzlicher Elektromotor vonnöten ist. Vorzugsweise ist der Anlasser oder der Startergenerator mittels einer Kupplung trennbar mit dem Verbrennungsmotor verbunden.According to a further aspect, the pump drive device or the aforementioned electric motor may be a starter or a starter generator for starting the internal combustion engine. This offers the advantage that the starter motor or the starter generator in addition to the drive for the internal combustion engine can also be used to drive the lubricant pump, so that no additional electric motor is needed. Preferably, the starter or the starter generator is connected by means of a clutch separable with the internal combustion engine.

Eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Realisierung sieht vor, dass anstatt eines Freilaufs der Verbrennungsmotor über eine erste Antriebswelle und eine steuerbare Kupplung antriebsmäßig mit der Schmiermittelpumpe verbindbar ist. Gemäß dieser Variante ist der Elektromotor über eine zweite Antriebswelle und eine zweite steuerbare Kupplung antriebsmäßig mit der Schmiermittelpumpe verbindbar, wobei die Antriebseinrichtung ausgeführt ist, in einer Motorstartphase und/oder einer Motorausschaltphase die erste Kupplung und die zweite Kupplung so zu betätigen, dass die Schmiermittelpumpe nur von dem Elektromotor angetrieben wird. Mit anderen Worten kann über die erste Kupplung der Verbrennungsmotor in der Startphase und/oder der Motorausschaltphase von der Schmiermittelpumpe abgekoppelt sein und erst bei Erreichen einer vorgegebenen Mindestdrehzahl wieder angekoppelt werden. Nach Ankopplung des Verbrennungsmotors kann der Elektromotor über die zweite Kupplung abgekoppelt werden.A further variant of the implementation according to the invention provides that, instead of a freewheel, the internal combustion engine is drivably connectable to the lubricant pump via a first drive shaft and a controllable clutch. According to this variant, the electric motor via a second drive shaft and a second controllable clutch is drivingly connected to the lubricant pump, wherein the drive means is executed, in an engine start phase and / or a Engine shut-off phase to operate the first clutch and the second clutch so that the lubricant pump is driven only by the electric motor. In other words, the internal combustion engine in the start phase and / or the engine shutdown phase can be decoupled from the lubricant pump via the first clutch and only be reconnected when a predetermined minimum speed is reached. After coupling of the internal combustion engine, the electric motor can be decoupled via the second clutch.

Hierzu ist es vorteilhaft, einen ersten Drehzahlsensor zur Überwachung einer Drehzahl der ersten Antriebswelle und einen zweiten Drehzahlsensor zur Überwachung der Drehzahl der zweiten Antriebswelle vorzusehen, um anhand der ermittelten Drehzahlwerte der ersten Antriebswelle und der zweiten Antriebswelle die An- und Abkopplung des Verbrennungsmotors bzw. des Elektromotors steuern zu können.For this purpose, it is advantageous to provide a first rotational speed sensor for monitoring a rotational speed of the first drive shaft and a second rotational speed sensor for monitoring the rotational speed of the second drive shaft in order to use the determined rotational speed values of the first drive shaft and the second drive shaft, the coupling and decoupling of the internal combustion engine or To be able to control the electric motor.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsform kann die Schmiermittelpumpe auch ausschließlich durch den Elektromotor angetrieben werden. In diesem Fall erfolgt der Antrieb der Schmiermittelpumpe somit nicht nur in der Motorstartphase und/oder einer Motorausschaltphase durch den Elektromotor, sondern während der gesamten Betriebszeit. Hierdurch kann eine zusätzliche Wirkungsgradverbesserung erzielt werden, da die rein elektrisch angetriebene Ölpumpe so ausgelegt werden kann, dass sie nur den Öldruck liefert, der auch benötigt wird.According to a further embodiment, the lubricant pump can also be driven exclusively by the electric motor. In this case, the drive of the lubricant pump thus takes place not only in the engine start phase and / or an engine shutdown phase by the electric motor, but during the entire operating time. As a result, an additional improvement in efficiency can be achieved because the purely electrically driven oil pump can be designed so that it provides only the oil pressure that is needed.

Gemäß dieser Variante ist es ferner vorteilhaft, Mittel zur Stromüberwachung des Elektromotors und Mittel zur Durchflussmessung für die Schmiermittelpumpe vorzusehen, um den Elektromotor optimal ansteuern zu können. Gleichermassen wird durch die Sensorik die Betriebssicherheit des Elektromotors und der Ölpumpe gewährleistet und im Fehlerfall eine zuverlässige Abschaltstrategie des Verbrennungsmotors ermöglicht.According to this variant, it is also advantageous to provide means for current monitoring of the electric motor and means for flow measurement for the lubricant pump in order to be able to optimally control the electric motor. Equally, the reliability of the electric motor and the oil pump is ensured by the sensors and in the event of a fault enables a reliable shutdown strategy of the internal combustion engine.

Ferner kann die Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug als Antriebseinrichtung für ein Hybrid-Kraftfahrzeug ausgeführt sein, wobei neben dem Verbrennungsmotor zum Antrieb des Kraftfahrzeugs ferner ein Elektromotor zum Antrieb des Fahrzeugs, der von einem Traktionsenergiespeicher versorgt ist, vorgesehen ist.Furthermore, the drive device for a motor vehicle can be embodied as a drive device for a hybrid motor vehicle, wherein, in addition to the internal combustion engine for driving the motor vehicle, an electric motor for driving the vehicle, which is supplied by a traction energy store, is also provided.

Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise Nutzfahrzeug, mit einer Antriebseinrichtung, wie hierin offenbart.The invention further relates to a motor vehicle, preferably utility vehicle, with a drive device as disclosed herein.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:Further details and advantages of the invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Show it:

1A eine schematische Querschnittsseitenansicht einer Anordnung zum Antrieb einer Schmiermittelpumpe; 1A a schematic cross-sectional side view of an arrangement for driving a lubricant pump;

1B eine schematische Draufsicht der Anordnung aus 1A; 1B a schematic plan view of the arrangement 1A ;

2 eine schematische Draufsicht einer Anordnung zum Antrieb einer Schmiermittelpumpe gemäß einer weiteren Ausführungsform; und 2 a schematic plan view of an arrangement for driving a lubricant pump according to another embodiment; and

3 eine schematische Draufsicht einer Anordnung zum Antrieb einer Schmiermittelpumpe gemäß einer weiteren Ausführungsform. 3 a schematic plan view of an arrangement for driving a lubricant pump according to another embodiment.

Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.Identical or functionally equivalent elements are denoted by the same reference numerals in all figures.

Die Querschnittsansicht in 1A zeigt einen Freilauf 10, der als Klemmrollen-Freilauf ausgeführt ist. Ein äußeres Hohlrad 11 des Freilaufs 10 ist über einen Zahnriemen 7 mit einer von einem Verbrennungsmotor (nicht gezeigt) angetriebenen Welle 6 mechanisch verbunden. Ein inneres Freilaufteil 12, auch Stern genannt, umfasst einen inneren Wellenstumpf 4 des Freilaufs 10, der koaxial zu einer Pumpenantriebswelle 4, die eine Ölpumpe antreibt, angeordnet ist und mit dieser drehfest verbunden ist, z. B. mittels einer Verschraubung. Der innere Wellenstumpf 4 ist auf der der Schmiermittelpumpe 3 abgewandten Seite drehfest mit einer Verbindungswelle verbindbar, die in Wirkverbindung mit dem Elektromotor 2 steht (siehe auch 1B). Der innere Pfeil zeigt die Drehrichtung des angetriebenen inneren Wellenstumpfes 4 des Freilaufs 10 an.The cross-sectional view in 1A shows a freewheel 10 which is designed as a pinch roller freewheel. An outer ring gear 11 of the freewheel 10 is over a toothed belt 7 with a shaft driven by an internal combustion engine (not shown) 6 mechanically connected. An inner freewheeling part 12 , also called star, includes an inner stub shaft 4 of the freewheel 10 coaxial with a pump drive shaft 4 , which drives an oil pump, is arranged and rotatably connected thereto, for. B. by means of a screw. The inner stub shaft 4 is on the the lubricant pump 3 facing away from rotation with a connecting shaft connectable, in operative connection with the electric motor 2 stands (see also 1B ). The inner arrow shows the direction of rotation of the driven inner stub shaft 4 of the freewheel 10 at.

1A zeigt ferner die zylindrischen Klemmrollen 13 und die Federn 14 des inneren Freilaufteils 12. Hierbei drücken Federn 14 die Klemmrollen 13 leicht zwischen das mit den Klemmrollen 13 zusammen rotierende Innenteil 12 und das äußere Hohlrad 11, so dass sich die Klemmrollen abhängig von deren Drehung in ihren Aufnahmeräumen verkeilen. In Abhängigkeit von der Drehrichtung oder eines Drehzahlunterschieds zwischen der Drehzahl des inneren Freilaufteils 12 und dem äußeren Hohlrad 11 wird eine Klemmung zwischen dem inneren Freilaufteil 12 und dem äußeren Hohlrad aufgehoben oder hergestellt. Der hierzu verwendete Klemmrollen-Freilauf 10 ist an sich aus dem Stand der Technik bekannt und muss hier nicht näher beschrieben werden. 1A further shows the cylindrical pinch rollers 13 and the springs 14 the inner freewheel part 12 , This press springs 14 the pinch rollers 13 easily between that with the pinch rollers 13 together rotating inner part 12 and the outer ring gear 11 so that the pinch rollers become wedged in their receiving spaces depending on their rotation. Depending on the direction of rotation or a speed difference between the speed of the inner freewheel part 12 and the outer ring gear 11 becomes a clamping between the inner freewheeling part 12 and the outer ring gear canceled or manufactured. The pinch roller freewheel used for this purpose 10 is in itself known from the prior art and need not be described in detail here.

An dieser Stelle ist lediglich anzumerken, dass der Freilauf 10 so ausgeführt ist, dass das äußere Freilaufteil 11 bei stillstehender Antriebswelle 6 des Verbrennungsmotors ruhend steht und bei Anlaufen der Antriebswelle 6 solange kraftschlusslos mitläuft, solange die Drehzahl der Antriebswelle 6 unter der Drehzahl des vom Elektromotor angetriebenen Wellenstumpfes 44 liegt. Bei einer Überschreitung der Drehzahl des vom Elektromotor angetriebenen Wellenstumpfes 4 wird das äußere Hohlrad 11 des Freilaufs 10 kraftschlüssig mit dem inneren Freilaufteil 12 und insbesondere dem Wellenstumpf 4 gekoppelt, der wiederum das Drehmoment an die Pumpenantriebswelle 4a überträgt.At this point it is only to be noted that the freewheel 10 is designed so that the outer freewheeling part 11 with stationary drive shaft 6 the internal combustion engine is stationary and when starting the drive shaft 6 as long as frictionally runs along, as long as the speed of the drive shaft 6 below the speed of the electric motor driven shaft end 44 lies. When exceeding the speed of the driven by the electric motor stub shaft 4 becomes the outer ring gear 11 of the freewheel 10 non-positively with the inner freewheeling part 12 and in particular the stub shaft 4 coupled, in turn, the torque to the pump drive shaft 4a transfers.

Überschreitet somit die Drehzahl der vom Verbrennungsmotor angetriebenen Welle 6 die Drehzahl des Elektromotors 2, treibt die Antriebswelle 6 die Ölpumpe 3 über den Freilauf 10 kraftschlüssig an und der Elektromotor 2 kann über einen Kupplungsmechanismus getrennt und ausgeschaltet werden.Thus, exceeds the speed of the shaft driven by the engine 6 the speed of the electric motor 2 , drives the drive shaft 6 the oil pump 3 over the freewheel 10 non-positively to and the electric motor 2 can be disconnected and switched off via a clutch mechanism.

1B zeigt die erwähnte Öldruckpumpe 3 mit den entsprechenden Anschlussleitungen 8 für das geförderte Öl. Die Ölpumpe 3 wird durch die Ölpumpenantriebswelle 4a angetrieben, die über eine Verzahnung antriebsmäßig mit der Ölpumpe 3 gekoppelt ist. Die Ölpumpenantriebswelle 4a ist mit dem inneren Freilaufteil 12 bzw. dem Wellenstumpf 4 des Freilaufs 10 drehfest gekoppelt, wie zuvor bereits erläutert wurde. Die vom Elektromotor 2 angetriebene Verbindungswelle 5 ist axial verschiebbar, was durch den mit A gekennzeichneten Pfeil dargestellt ist, um in Eingriff oder außer Eingriff mit dem Wellenstumpf 4 gebracht werden zu können. Der Eingriff zwischen dem Wellenstumpf 4 und der Verbindungswelle 5 erfolgt über einen Verzahnungsbereich 7, z. B. über eine Hirth-Verzahnung, über den die beiden Wellen 4, 5 drehfest miteinander in Eingriff gebracht werden können. 1B shows the mentioned oil pressure pump 3 with the appropriate connecting cables 8th for the extracted oil. The oil pump 3 is through the oil pump drive shaft 4a driven by a toothing drivingly with the oil pump 3 is coupled. The oil pump drive shaft 4a is with the inner freewheeling part 12 or the stub shaft 4 of the freewheel 10 rotatably coupled, as previously explained. The electric motor 2 driven connecting shaft 5 is axially displaceable, which is represented by the arrow marked A, to engage or disengage from the stub shaft 4 to be brought. The engagement between the stub shaft 4 and the connecting shaft 5 via a gearing area 7 , z. B. over a Hirth toothing, over which the two waves 4 . 5 rotatably engaged with each other can be engaged.

Vorzugsweise wird eine derartige Antriebseinrichtung 1 bei einem Hybridfahrzeug eingesetzt. Hierbei ist eine Steuereinrichtung in bekannter Weise eingerichtet, bei Unterschreiten eines Schwellenwerts für den Ladezustand des Transaktionsspeichers eines elektrischen Antriebs zu einem verbrennungsmotorischen Antrieb des Fahrzeugs umzuschalten. Gemäß dieser Variante ist die Steuereinrichtung ferner eingerichtet, bei Unterschreiten dieses Schwellenwerts für den Ladezustand des Transaktionsspeichers, was einen bevorstehenden Start des Verbrennungsmotors signalisiert, den Elektromotor 2 anzuschalten und die Verbindungswelle 5 axial zu verschieben und in Eingriff mit dem Wellenstumpf 4 zu bringen und damit drehfest mit der Pumpenantriebswelle 4a zu koppeln, so dass der Elektromotor 2 mit der Pumpe 3 antriebsmäßig verbunden ist. Dadurch kann bei der nachfolgenden Startphase des Verbrennungsmotors ein ausreichender Druck in den Lagern des Verbrennungsmotors sichergestellt werden.Preferably, such a drive device 1 used in a hybrid vehicle. In this case, a control device is set up in a known manner to switch to a combustion engine drive of the vehicle when falling below a threshold value for the state of charge of the transaction memory of an electric drive. According to this variant, the control device is further configured to fall below this threshold value for the state of charge of the transaction memory, which signals an imminent start of the internal combustion engine, the electric motor 2 to turn on and the connecting shaft 5 to move axially and in engagement with the stub shaft 4 to bring and thus rotatably with the pump drive shaft 4a to couple, so the electric motor 2 with the pump 3 is drivingly connected. As a result, sufficient pressure in the bearings of the internal combustion engine can be ensured during the subsequent starting phase of the internal combustion engine.

Nachdem die vom Verbrennungsmotor angetriebene Antriebswelle eine Mindestdrehzahl erreicht hat, die eine ausreichende Versorgung der Ölpumpe 3 ermöglicht, kann der Elektromotor 2 durch Ausrücken der Verbindungswelle 5 von dem Freilauf 10 bzw. durch Entkoppeln von der Pumpenantriebswelle 4a von der Ölpumpe antriebsmäßig entkoppelt und der Elektromotor 2 nachfolgend ausgeschaltet werden. Es ist ferner möglich, den Elektromotor 2 zusätzlich in der Auslaufphase des Verbrennungsmotors vorübergehend zuzuschalten, um den Öldruck bis zum Kurbelwellenstillstand mit Nenndruck aufrecht zu erhalten.After the driven by the engine drive shaft has reached a minimum speed, the sufficient supply of the oil pump 3 allows, the electric motor can 2 by disengaging the connecting shaft 5 from the freewheel 10 or by decoupling from the pump drive shaft 4a drivably decoupled from the oil pump and the electric motor 2 be switched off subsequently. It is also possible to use the electric motor 2 in addition to temporarily switch on in the run-off phase of the internal combustion engine, to maintain the oil pressure to the crankshaft standstill with nominal pressure.

2 zeigt eine weitere Ausgestaltungsform 20 der Erfindung, gemäß der die Schmiermittelpumpe 3 ausschließlich durch einen Elektromotor 2 angetrieben wird. Hierzu treibt der Elektromotor 2 die Pumpenantriebswelle 5 direkt an. Eine vom Verbrennungsmotor angetriebene Antriebswelle ist antriebsmäßig nicht mit der Ölpumpe 3 verbunden. Zur Stromüberwachung ist ferner ein Stromsensor am Elektromotor 2 vorgesehen. Ferner ist ein Sensor 17 zur Durchflussmessung in der ausgangsseitigen Ölleitung 8 der Ölpumpe 3 vorgesehen. Eine nicht gezeigte Steuereinrichtung zur Steuerung des Elektromotors 2 kann anhand der ermittelten Durchflusswerte und Stromwerte den Betrieb des Elektromotors steuern. 2 shows a further embodiment 20 the invention, according to the lubricant pump 3 exclusively by an electric motor 2 is driven. For this drives the electric motor 2 the pump drive shaft 5 directly to. A driven by the internal combustion engine drive shaft is drivingly not with the oil pump 3 connected. For current monitoring is also a current sensor on the electric motor 2 intended. Further, a sensor 17 for flow measurement in the outlet side oil line 8th the oil pump 3 intended. A control device, not shown, for controlling the electric motor 2 can control the operation of the electric motor based on the determined flow values and current values.

3 zeigt eine weitere Antriebsvorrichtung 30 zum Antrieb einer Ölpumpe 3. Hierbei sind der Elektromotor 2 und ein Verbrennungsmotor 9 jeweils unabhängig über von ihnen angetriebene Antriebswellen 5, 6 antriebsmäßig mit der Ölpumpe 3 koppelbar. Sowohl die vom Elektromotor 2 angetriebene Welle 5 als auch die vom Verbrennungsmotor 9 angetriebene Welle 6 sind axial verschiebbar, um in Eingriff und außer Eingriff mit der Ölpumpe 3 gebracht werden zu können. An den Antriebswellen 5, 6 sind jeweils Drehzahlsensoren 15 angeordnet, um ihre Drehzahl zu überwachen. Eine wiederum nicht gezeigte Steuereinheit ist eingerichtet, in Abhängigkeit von den ermittelten Drehzahlwerten der Drehzahlsensoren 15, die Antriebswellen 5 und 6 in und außer Eingriff mit der Ölpumpe 3 zu bringen. Insbesondere wird die Antriebswelle 5 während einer Motorstartphase und/oder Motorausschaltphase in Eingriff mit der Ölpumpe 3 gebracht, um diese anzutreiben. Nach Erreichen einer Mindestdrehzahl der Antriebswelle 6 nach dem Motorstart wird diese dann in Eingriff mit der Ölförderpumpe 3 gebracht und die Antriebswelle 5 von der Ölpumpe 3 wieder entkoppelt, so dass nach dem Startvorgang der Verbrennungsmotor 9 den weiteren Antrieb der Ölförderpumpe 3 übernimmt. 3 shows a further drive device 30 for driving an oil pump 3 , Here are the electric motor 2 and an internal combustion engine 9 each independent of driven by them drive shafts 5 . 6 drivingly with the oil pump 3 coupled. Both from the electric motor 2 driven shaft 5 as well as the combustion engine 9 driven shaft 6 are axially displaceable to engage and disengage from the oil pump 3 to be brought. At the drive shafts 5 . 6 are each speed sensors 15 arranged to monitor their speed. A control unit, not shown again, is set up as a function of the determined rotational speed values of the rotational speed sensors 15 , the drive shafts 5 and 6 in and out of engagement with the oil pump 3 bring to. In particular, the drive shaft 5 during an engine start phase and / or engine shutdown phase in engagement with the oil pump 3 brought to power this. After reaching a minimum speed of the drive shaft 6 after starting the engine, it will then engage with the oil pump 3 brought and the drive shaft 5 from the oil pump 3 decoupled again, so that after the starting process of the internal combustion engine 9 the further drive of the oil pump 3 takes over.

Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, ist es für einen Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Änderungen ausgeführt werden können und Äquivalente als Ersatz verwendet werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Zusätzlich können viele Modifikationen ausgeführt werden, ohne den zugehörigen Bereich zu verlassen. Folglich soll die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele begrenzt sein, sondern die Erfindung soll alle Ausführungsbeispiele umfassen, die in den Bereich der beigefügten Patentansprüche fallen.Although the invention has been described with reference to particular embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various changes may be made and equivalents may be substituted for without departing from the scope of the invention. In addition, many modifications can be made without leaving the associated area. Accordingly, the invention should not be limited to the disclosed embodiments, but the invention is intended to embrace all embodiments which fall within the scope of the appended claims.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Antriebseinrichtungdriving means
22: Elektromotorelectric motor
33: Ölpumpeoil pump
44: Wellenstumpf des inneren FreilaufteilsStub shaft of the inner freewheel part
4a4a: PumpenantriebswellePump drive shaft
55: Verbindungswelleconnecting shaft
66: vom Verbrennungsmotor angetriebene Antriebswelledriven by the internal combustion engine drive shaft
77: Zahnriementoothed belt
88th: Ölleitungoil line
99: Verbrennungsmotorinternal combustion engine
1010: Freilauffreewheel
1111: Äußeres HohlradOuter ring gear
1212: Inneres FreilaufteilInner freewheel part
1313: Klemmrollepinch roller
1414: Federfeather
1515: DrehzahlsensorSpeed sensor
1616: Stromsensorcurrent sensor
1717: DurchflusssensorFlow Sensor
20, 3020, 30: Antriebseinrichtungdriving means

Claims

Drive device ( 1 ; 20 ; 30 ) for a motor vehicle, comprising an internal combustion engine ( 9 ) for driving the motor vehicle, a lubricant pump ( 3 ) for supplying bearings of the internal combustion engine with lubricant; and a pump drive device connected to the lubricant pump ( 3 ) is drivingly connected and / or connected and by means of the lubricant pump ( 3 ) independent of the internal combustion engine ( 9 ) is drivable in an engine start phase and / or an engine shutdown phase.

Drive device ( 1 ; 20 ; 30 ) according to claim 1, characterized in that the pump drive device is an electric motor ( 2 ).

Drive device ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the electric motor ( 2 ) and a drive shaft ( 6 ) of the internal combustion engine via a freewheel ( 10 ) drivingly with the lubricant pump ( 3 ) are connectable, such that the lubricant pump ( 3 ) of the electric motor ( 2 ) by the freewheel ( 10 ) faster than from the drive shaft ( 6 ) of the internal combustion engine ( 9 ) is drivable, without schlepping them.

Drive device ( 1 ) according to claim 3, characterized in that (a) that an outer freewheeling part ( 11 ) of the freewheel ( 10 ) via a coupling device ( 7 ) with the drive shaft ( 6 ) of the internal combustion engine is operatively connected; and (b) that a pump drive shaft ( 4a ) rotatably with the lubricant pump ( 3 ) and non-rotatably with an inner freewheeling part ( 12 ) of the freewheel ( 10 ) connected is; and (c) that the electric motor ( 2 ) with a connecting shaft ( 5 ) is drivingly connected or connectable, which is coaxial with the pump drive shaft ( 4a ), and the non-rotatably with the inner freewheeling part ( 12 ) can be coupled.

Drive device ( 1 ) according to claim 4, characterized in that the connection via the freewheel ( 10 ) is designed so that the outer freewheeling part ( 11 ) with stationary drive shaft ( 6 ) of the internal combustion engine is stationary and when the drive shaft ( 6 ) as long as frictional, as long as a speed of the drive shaft ( 6 ) at a speed of the electric motor ( 2 ) driven connecting shaft ( 5 ), and that when exceeding the speed of the connecting shaft ( 5 ) the outer freewheeling part ( 11 ) frictionally with the inner freewheeling part ( 12 ) and thus with the pump drive shaft ( 4a ) is coupled.

Drive device ( 1 ) according to claim 4 or 5, characterized in that the connecting shaft ( 5 ) and the pump drive shaft ( 4a ) on opposite sides of the freewheel ( 10 ) are arranged.

Drive device ( 1 ) according to claim 6, characterized in that (a) that the connecting shaft ( 5 ) via a toothing ( 7 ) with the inner freewheeling part ( 12 ) is rotatably engageable; and (b) that the connection wave ( 5 ) is axially displaceable to the connecting shaft ( 5 ) in engagement and out of engagement with the inner freewheeling part ( 12 ) bring to.

Drive device ( 1 ) according to one of claims 6 or 7, characterized in that the inner freewheeling part a freewheel shaft stub ( 4 ) coaxial with the connecting shaft ( 5 ) and the pump drive shaft ( 4a ) is arranged and on one of the lubricant pump ( 3 ) facing side with the pump drive shaft ( 4a ) and on one of the lubricant pump ( 3 ) facing away from rotation with the connecting shaft is connectable.

Drive device ( 1 ) according to one of claims 4 to 8, characterized in that (a) that the outer freewheeling part ( 11 ) is designed as a ring gear; and or (b) that the coupling device ( 7 ) is designed as a belt drive, toothing or chain drive.

Drive device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the pump drive means is a starter or a starter generator for starting the internal combustion engine.

Drive device ( 30 ) according to claim 2, characterized in that (a) the internal combustion engine ( 9 ) via a first drive shaft ( 6 ) and a controllable first clutch drivingly with the lubricant pump ( 3 ) is connectable; (b) that the electric motor ( 2 ) via a second drive shaft ( 5 ) and a controllable second clutch drivingly with the lubricant pump ( 3 ) is connectable, wherein the drive device ( 30 ) is executed, in an engine start phase and / or an engine shutdown phase, the first clutch and the second clutch to be actuated so that the lubricant pump ( 3 ) only by the electric motor ( 2 ) is driven.

Drive device ( 1 ) according to claim 11, characterized by a first rotational speed sensor ( 15 ) for monitoring a rotational speed of the first drive shaft ( 6 ) and a second speed sensor ( 15 ) for monitoring a speed of the second drive shaft ( 5 ).

Drive device ( 20 ) according to claim 2, characterized in that the lubricant pump ( 3 ) exclusively by the electric motor ( 2 ) is driven.

Drive device ( 30 ) according to claim 13, characterized by means for current monitoring ( 16 ) of the electric motor ( 2 ) and means for flow measurement ( 17 ) for the lubricant pump.

Motor vehicle, preferably utility vehicle, with a drive device according to one of claims 1 to 14.