AT522268A1

AT522268A1 - Kurbelgehäuse für eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: AT522268A1
Application number: ATA51016/2019A
Authority: AT
Inventors: Berger Robert; Blaindorfer Gerd
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2019-11-25
Filing date: 2019-11-25
Publication date: 2020-09-15
Also published as: AT522268B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kurbelgehäuse (1) für eine Brennkraftmaschine, welches einen Zylindergehäuseteil (2) und einen an dieses angeflanschte Ölwannenteil (3) aufweist, wobei eine Teilungsebene (5) zwischen dem Zylindergehäuseteil (2) und dem Ölwannenteil (3) eine Kurbelwellenachse (4) beinhaltet, mit einer durch eine Kurbelwelle antreibbaren Ölpumpe (15). Zur Verminderung des Fertigungs- und Montageaufwandes und des Gewichtes ist vorgesehen, dass eine Drehachse (15a) der Ölpumpe (15) achsgleich mit der Kurbelwelle angeordnet ist und die Ölpumpe (15) direkt durch die Kurbelwelle angetrieben ist, wobei die Ölpumpe (15) an einer ersten Stirnseite (16) des Kurbelgehäuse 81) angeflanscht ist, und wobei das Gehäuse (18) der Ölpumpe (15) das Kurbelgehäuse (1) an der ersten Stirnseite (16) abschließt. Die Erfindung betrifft außerdem eine Brennkraftmaschine mit einem derartigen Kurbelgehäuse (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Kurbelgehäuse für eine Brennkraftmaschine, wobei das Kurbelgehäuse einen Zylindergehäuseteil und einen an dieses angeflanschten Ölwannenteil aufweist, wobei eine Teilungsebene zwischen dem Zylindergehäuseteil und dem Ölwannenteil eine Kurbelwellenachse beinhaltet, mit einer durch eine Kurbelwelle antreibbaren Ölpumpe mit einem Gehäuse. Die Erfindung betrifft außerdem eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem derartigen

Kurbelgehäuse.

Bei der Herstellung von Brennkraftmaschinen ist die Minimierung von Bauteilkosten von hoher Wichtigkeit. Das gilt insbesondere für den Grundmotorbereich, speziell für den Zylinderblock. Bei Motoren für Hybridanwendungen gibt es diesbezüglich hohes Potential. Im Stand der Technik kommen werden hierfür verschiedene Ansätze verfolgt, beispielsweise die Integration mehrerer Funktionen in ein gemeinsames Bauteil (Modulbauweise), der Entfall von Schnittstellen, die Optimierung von Herstellungsverfahren und Leichtbauverfahren, um nur einige zu

nennen.

Die DE 28 51 170 A1 beschreibt eine Lösung, bei der die Zahl der Bauteile reduziert werden soll. Dabei ist ein Hubkolben-Verbrennungsmotor mit einem Motorblock vorgesehen, welcher einen Zylinderblockabschnitt und einen Zylinderkopfabschnitt aufweist. An den Zylinderblockabschnitt des Motorblockes ist ein Lagerstützblock angeflanscht, wobei an dem Lagerstützblock eine Ölwanne ausgebildet ist. In den Lagerstützblock sind Lagerstützabschnitte für die Kurbelwellenlager integriert Die Teilung zwischen Motorblock und Lagerstützblock verläuft in der Kurbelwellenebene. Die Steuertriebabdeckung wird durch den Motorblock und den Lagerstützblock gebildet.

In vergleichbarer Weise offenbart die US 6 543 405 B2 eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinderblock und einem daran angeflanschten Kurbelgehäuse, welches die Funktion eines Ölsammelraumes ausübt. In das Kurbelgehäuse sind Lagerwände

integriert.

Während im Stand der Technik also Versuche bekanntgeworden sind, die Bauteilkosten durch Modulbauweise zu reduzieren, stellen hohe Bauteilkosten nach

wie vor ein Problem dar. Üblicherweise werden Ölpumpen von Brennkraftmaschinen

mechanisch oder elektrisch angetrieben. Mechanische Ölpumpen werden indirekt entweder über ein Zugmittel oder über ein Zahnradgetriebe durch die Kurbelwelle angetrieben. Dies erfordert einen erhöhten Platzbedarf und eine große Zahl an Einzelteilen, was sich nachteilig auf den Fertigungs- und Montageaufwand sowie auf das Gewicht der Brennkraftmaschine auswirkt.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Kurbelgehäuse bzw. einer Brennkraftmaschine den Fertigungs- und Montageaufwand das Gewicht zu

vermindern.

Diese Aufgabe wird durch ein eingangs genanntes Kurbelgehäuse erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Drehachse der Ölpumpe achsgleich mit der Kurbelwelle angeordnet ist und die Ölpumpe direkt durch die Kurbelwelle antreibbar ist, wobei die Ölpumpe an einer ersten Stirnseite des Kurbelgehäuses angeflanscht ist und wobei das Gehäuse der Ölpumpe das Kurbelgehäuse an der ersten Stirnseite zumindest teilweise abschließt.

Dadurch lässt sich eine massive Reduktion der Bauteile und damit Minimierung der Bauteilkosten erreichen. Durch das Abschließen des Kurbelgehäuses durch das

Gehäuse der Ölpumpe kann die Zahl der Dichtflächen reduziert werden.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass im Bereich der ersten Stirnseite des Kurbelgehäuses ein Steuertriebraum angeordnet ist, wobei der Steuertriebraum nur durch den Zylindergehäuseteil und den Ölwannenteil gebildet ist. Mit anderen Worten ist an einer einer zweiten Stirnseite abgewandten ersten Stirnseite des Kurbelgehäuses ein Steuertriebraum angeordnet, wobei der Steuertriebraum nur durch den Zylindergehäuseteil und den Ölwannenteil gebildet ist.

In einer Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass das Kurbelgehäuse integrierte Lagerstützwände zur Ausbildung und/oder Aufnahme von Kurbelwellenlagern aufweist und die Lagerstützwand jedes Kurbelwellenlagers aus zumindest einem ersten Lagerstützwandteil und zumindest einem zweiten Lagerstützwandteil besteht, wobei die ersten Lagerstützwandteile integral mit dem Zylindergehäuseteil und die zweiten Lagerstützwandteile integral mit dem Ölwannenteil ausgebildet sind. Vorzugsweise weist zumindest eine Lagerstützwand zwischen Kurbelwellenlager und einer Außenwand des Kurbelgehäuses zumindest

einen Schallemissionen reduzierenden Wanddurchbruch auf.

Vorzugsweise ist dabei zumindest ein Wanddurchbruch im Bereich der Teilungsebene angeordnet, wobei sich der Wanddurchbruch vorzugsweise beidseits der Teilungsebene erstreckt.

In einer Variante ist zumindest ein Wanddurchbruch teilweise durch den ersten Lagerstützwandteil und teilweise durch den zweiten Lagerstützwandteil gebildet. Mit anderen Worten ist zumindest ein Wanddurchbruch als Ausnehmung ausgeführt, die teilweise durch eine Ausnehmung im ersten Lagerstützwandteil und teilweise durch eine mit der Ausnehmung im ersten Lagerstützwandteil korrespondierende

bzw. daran anschließende Ausnehmung im zweiten Lagerstützwandteil gebildet ist.

Um Teile einzusparen ist in einer Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen, dass in das Ölwannengehäuse zumindest ein Ansaugkanal für die Ölpumpe integriert ist. Der Ansaugkanal kann beim Fertigen des Ölwannengehäuses einfach vorgesehen werden, so dass die Bauteil- und Fertigungskosten weiter reduziert

werden können.

Eine effektive Ölabscheidung bei gleichzeitig geringer Zahl an Einzelteilen lässt sich erreichen, wenn in den Ölwannenteil zumindest ein Ölhobel integriert ist, wobei vorzugsweise zwischen zwei benachbarten zweiten Lagerstützwandteilen jeweils zumindest ein Ölhobel benachbart zu einem rotierenden Motorbauteil, vorzugsweise benachbart einer Kurbel und/oder einer Kurbelwange der Kurbelwelle angeordnet ist. Versuche haben gezeigt, dass sich eine besonders gute Ölabscheidung erzielen lässt, wenn der Ölhobel zumindest eine Führungs- und/oder Rückhaltewand, und zumindest eine Abscherkante aufweist, wobei vorzugsweise die Führungs- und/oder Rückhaltewand - zumindest abschnittsweise - konzentrisch zur Kurbelwellenachse gekrümmt ist. Günstigerweise ist die Abscherkante parallel zur Kurlebwellenachse verlaufend ausgeführt.

Die beschriebene Aufgabe wird auch durch eine eingangs genannte Brennkraftmaschine mit einem oben beschriebenen Kurbelgehäuse gelöst.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen, die in den Figuren dargestellt sind, näher erläutert. Darin

zeigen:

Fig. 1 ein Kurbelgehäuse einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in einer

axonometrischen Darstellung,

Fig. 2 das Kurbelgehäuse aus Fig. 1 in einer Explosionsdarstellung,

Fig. 3 das Kurbelgehäuse aus Fig. 1 in einer Seitenansicht,

Fig. 4 das Kurbelgehäuse aus Fig. 1 in einer Schnittansicht gemäß der Linie IV - IV

in Fig. 7,

Fig. 5 das Kurbelgehäuse aus Fig. 1 in einer Schnittansicht gemäß der Linie V - V in Fig. 7,

Fig. 6 das Kurbelgehäuse aus Fig. 1 in einer Ansicht von unten,

Fig. 7 das Kurbelgehäuse aus Fig. 1 in einer Ansicht von der ersten Stirnseite aus

gesehen,

Fig. 8 das Kurbelgehäuse aus Fig. 1 in einer Ansicht von der zweiten Stirnseite aus

gesehen,

Fig. 9 das Kurbelgehäuse aus Fig. 1 in einer Schnittansicht gemäß der Linie IX - IX

in Fig. 4 und

Fig. 10 das Kurbelgehäuse aus Fig. 1 in einer Schnittansicht gemäß der Linie X - X

in Fig. 4.

Die Figuren zeigen ein Kurbelgehäuse 1 einer Brennkraftmaschine. Das Kurbelgehäuse 1 besteht aus einem Zylindergehäuseteil 2 und einem Ölwannenteil 3, wobei der Ölwannenteil 3 in einer die Kurbelwellenachse 4 einer nicht dargestellten Kurbelwelle beinhaltenden Teilungsebene 5 an den Zylindergehäuseteil 2 angeflanscht ist. Der Ölwannenteil 3 umfasst einen Ölwannenoberteil und eine Ölwanne in einem gemeinsamen Bauteil und ist

beispielsweise aus Aluguss oder Kunststoff gefertigt

Der einen oder mehrere in Reihe angeordnete Zylinder 6 ausbildende

Zylindergehäuseteil 2 und der Ölwannenteil 3 spannen zusammen einen

Kurbelraum 7 zur Aufnahme eines nicht weiter dargestellten Kurbeltriebes auf, wobei der Kurbeltrieb eine im Kurbelgehäuse 2 über Kurbelwellenlager 8 gelagerten Kurbelwelle aufweist. Die Kurbelwelle ist in den Figuren nicht dargestellt.

In das Kurbelgehäuse 1 sind Lagerstützwände 9 für Kurbelwellenlager 8 integriert, wobei jede Lagerstützwand 9 aus einem ersten Lagerstützwandteil 10 und einem zweiten Lagerstützwandteil 11 besteht. Die ersten Lagerstützwandteile 10 sind integral mit dem Zylindergehäuseteil 2, die zweiten Lagerstützwandteile 11 integral

mit dem Ölwannenteil 3 ausgebildet.

Die Teilung zwischen den ersten Lagerstützwandteilen 10 und den zweiten Lagerstützwandteilen 11 verläuft in der Teilungsebene 5. Es sind somit keine separaten Lagerbügel erforderlich - diese sind in den Ölwannenteil 3 integriert. Zur Erhöhung der Stabilität bzw. Festigkeit kann in die Lagerbügel ein Eingussteil aus Stahl- oder Grauguss eingegossen bzw. - wenn der Ölwannenteil 3 aus Kunststoff gefertigt ist - aus Kunststoff miteingespritzt werden. Beiderseits der Kurbelwellenlager 8 ist der Ölwannenteil 3 über Hauptlagerschrauben mit dem Zylindergehäuseteil 2 verschraubt. Die Schraubenbohrungen der Hauptlagerschrauben sind mit Bezugszeichen 12 bezeichnet. (Siehe Fig. 6, wo beispielhaft nur eine Bohrung mit Bezugszeichen versehen ist, und Fig. 10.) Die Hauptlagerschrauben sind von der Unterseite des Ölwannenteils 3, also von der Außenseite, in die Schraubenbohrungen 12 einschraubbar, wie in Fig. 10 gezeigt ist. Falls notwendig können im Bereich der Kurbelwellenlager 8 Eingussteile zur Erhöhung der Steifigkeit eingegossen sein. Weiters kann in den Ölwannenteil 3 eine versteifende Struktur integriert sein.

Wie aus Fig. 9 und 10 ersichtlich ist, weist zumindest eine Lagerstützwand 9 zur Verminderung der Schallemissionen zwischen dem Kurbelwellenlager 8 und einer Außenwand 13 des Kurbelgehäuses 1 zumindest einen Wanddurchbruch 14 auf. Mit dem Wanddurchbruch 14 wird insbesondere verhindert, dass sich Erschütterungen zur Außenwand des Kurbelgehäuses 1 fortpflanzen und sich eine Lärmentwicklung ergibt. Vorteilhafterweise ist beidseits jedes Kurbelwellenlagers 8 ein Wanddurchbruch 14 in der Lagerstützwand 9 vorgesehen. Wanddurchbrüche 14 sind im Ausführungsbeispiel so ausgeführt, dass sie sich jeweils beidseits der Teilungsebene 5 erstrecken. Jeder Wanddurchbruch 14 wird durch Ausnehmungen

teilweise in dem ersten Lagerstützwandteil 10 und teilweise in dem zweiten

Lagerstützwandteil 11 gebildet, wobei die Ausnehmungen im ersten 10 und zweiten Lagerstützwandteil 11 zusammenhängen. Mit anderen Worten ist ein Wanddurchbruch 14 durch zusammenhängende, ineinander übergehende Ausnehmungen im ersten Lagerstützwandteil 10 und zweiten Lagerstützwandteil 11 gebildet.

Der Ölwannenteil 3 besteht im Ausführungsbeispiel aus einem einzigen Teil und schließt den Kurbelraum 7 nach unten ab.

Die Brennkraftmaschine weist eine direkt über die Kurbelwelle angetriebene bzw. antreibbare Ölpumpe 15 auf, welche als Einzelmodul ausgeführt und stirnseitig insbesondere an der ersten Stirnseite 16 - am Kurbelgehäuse 1 angeflanscht ist. „Direkt“ angetrieben bzw. antreibbar bedeutet hier, dass zwischen Ölpumpe 15 und Kurbelwelle keine verbindenden bzw. Bewegung übertragenden Elemente

vorgesehen sind.

Die Ölpumpe 15 dichtet das Kurbelgehäuse 1 im Bereich der ersten Stirnseite 16 zumindest teilweise ab. Die Drehachse 15a eines Antriebsrades 15b der Ölpumpe 15 ist achsgleich mit der Kurbelwellenachse 4 angeordnet und drehfest mit der Kurbelwelle verbunden bzw. verbindbar. Das Gehäuse 18 der Ölpumpe 15 ist dabei an der ersten Stirnseite 16 des Kurbelgehäuses 1 angeschraubt und schließt das Kurbelgehäuse 1 an der ersten Stirnseite 16 zumindest teilweise ab. In den Ölwannenteil 3 ist zumindest ein Ansaugkanal 19, und vorzugsweise auch ein Druckkanal 20, integriert, wobei der Ansaugkanal 19 mit dem Saugstutzen 20 und

der Druckkanal 21 mit dem Druckstutzen 22 der Ölpumpe 15 verbunden sind.

Getriebeseitig kann zur Abdichtung der Kurbelwelle im Bereich einer zweiten Stirnseite 17 des Kurbelgehäuses 1 ein Kurbelwellendichtring zwischen dem Zylindergehäuseteil 2 und dem Ölwannenteil 3 angeordnet sein (nicht weiter

dargestellt).

Weiters ist in den Ölwannenteil 3 pro Zylinder 6 ein Ölhobel 23 integriert, wobei zwischen zwei benachbarten zweiten Lagerstützwandteilen 11 jeweils zumindest ein Ölhobel 23 benachbart zu einer Kurbel und/oder einer Kurbelwange der Kurbelwelle angeordnet ist. Jeder Ölhobel 23 weist zumindest eine Führungs- und/oder Rückhaltewand 24, und zumindest eine Abscherkante 25 auf, wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel die Führungs- und/oder Rückhaltewand 24 - zumindest

abschnittsweise - konzentrisch zur Kurbelwellenachse gekrümmt ist, wie in Fig. 9 gezeigt ist. Die Abscherkante 25 verläuft vorzugweise parallel zur Kurbelwellenachse 4. Das von der rotierenden Kurbelwelle abgeschleuderte Öl trifft auf die Führungs- und/oder Rückhaltewand 24 und wird entlang dieser zur Abscherkante 25 geführt, wo das Öl durch eine Öffnung 24a in der Führungsund/oder Rückhaltewand 24 in den darunter liegenden Ölraum 29 des Ölwannenteiles 3 geführt wird.

Im Bereich der ersten Stirnseite 16 des Kurbelgehäuses 1 ist ein

Steuertriebraum 26 angeordnet, wobei der Steuertriebraum 26 nur durch den Zylindergehäuseteil 2 und den Ölwannenteil 3 gebildet ist. Im Steuertriebraum 26 ist ein Zugmittel 27, beispielsweise ein Zahnriemen angeordnet, wobei das Zugmittel 27 über ein in Fig, 4 ersichtliches Antriebsrad 28 durch die Kurbelwelle

angetrieben wird.

Durch die beschriebene Ausbildung kann ein Kurbelgehäuse 1 bereitgestellt werden, das wegen der Reduzierung von Teilen und Fügeflächen, sowie abzudichtenden Flächen einfach und kostengünstig produziert werden kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Kurbelgehäuse (1) für eine Brennkraftmaschine, wobei das Kurbelgehäuse (1) einen Zylindergehäuseteil (2) und einen an diesen angeflanschten Ölwannenteil (3) aufweist, wobei eine Teilungsebene (5) zwischen dem Zylindergehäuseteil (2) und dem Ölwannenteil (3) eine Kurbelwellenachse (4) beinhaltet, mit einer durch eine Kurbelwelle antreibbaren Ölpumpe (15) mit einem Gehäuse (18), dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehachse (15a) der Ölpumpe (15) achsgleich mit der Kurbelwellenachse (4) angeordnet ist und die Ölpumpe (15) direkt durch die Kurbelwelle antreibbar ist, wobei die Ölpumpe (15) an einer ersten Stirnseite (16) des Kurbelgehäuse 81) angeflanscht ist, und wobei das Gehäuse (18) der Ölpumpe (15) das Kurbelgehäuse (1) an der ersten Stirnseite (16) zumindest teilweise abschließt.

Kurbelgehäuse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der ersten Stirnseite (16) des Kurbelgehäuses (1) ein Steuertriebraum (26) angeordnet ist, wobei der Steuertriebraum (26) nur durch den

Zylindergehäuseteil (2) und den Ölwannenteil (3) gebildet ist.

Kurbelgehäuse (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kurbelgehäuse (1) integrierte Lagerstützwände (9) zur Ausbildung und/oder Aufnahme von Kurbelwellenlagern (8) aufweist, und die Lagerstützwand (9) jedes Kurbelwellenlagers (8) aus zumindest einem ersten Lagerstützwandteil (10) und zumindest einem zweiten Lagerstützwandteil (11) besteht, wobei die ersten Lagerstützwandteile (10) integral mit dem Zylindergehäuseteil (2) und die zweiten Lagerstützwandteile (11) integral mit dem Ölwannenteil (3) ausgebildet sind.

Kurbelgehäuse (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Lagerstützwand (9) zwischen dem Kurbelwellenlager (8) und einer Außenwand (13) des Kurbelgehäuses (1) zumindest einen

Schallemissionen reduzierenden Wanddurchbruch (14) aufweist.

Kurbelgehäuse (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass

zumindest ein Wanddurchbruch (14) im Bereich der Teilungsebene (5)

angeordnet ist, wobei vorzugsweise sich der Wanddurchbruch (14) beidseits

der Teilungsebene (5) erstreckt.

6. Kurbelgehäuse (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Wanddurchbruch (14) teilweise durch den ersten Lagerstützwandteil (10) und teilweise durch den zweiten Lagerstützwandteil (11) gebildet ist.

7. Kurbelgehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in den Ölwannenteil (3) zumindest ein Ansaugkanal (19) für die Ölpumpe (15) integriert ist.

8. Kurbelgehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in den Ölwannenteil (3) zumindest ein Ölhobel (23) integriert ist, wobei vorzugsweise zwischen zwei benachbarten zweiten Lagerstützteilwände (11) jeweils zumindest ein Ölhobel (23) benachbart zu einem rotierenden Motorbauteil der Brennkraftmaschine angeordnet ist.

9. Kurbelgehäuse (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölhobel (23) zumindest eine Führungs- und/oder Rückhaltewand (24), und zumindest eine Abscherkante (25) aufweist, wobei vorzugsweise die Führungsund/oder Rückhaltewand (24) - zumindest abschnittsweise - konzentrisch zur

Kurbelwellenachse (4) gekrümmt ist.

10. Brennkraftmaschine mit zumindest einem Kurbelgehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.

25.11.2019 FÜ