DE10009563A1 - Brennkraftmaschine mit einer Ölwanne als integrierter Aggregateträger - Google Patents

Abstract

Es ist eine Brennkraftmaschine vorgesehen mit einem Kurbelgehäuse, in dem eine Kurbelwelle drehbar gelagert ist, an der mindestens ein Pleuel angelenkt ist, welches einen in einem Zylinder bewegbaren Kolben trägt und mit einer Ölwanne, wobei die Ölwanne als Träger für mindestens ein Nebenaggregat und/oder eine Zusatzeinrichtung der Brennkraftmaschine ausgebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und bezieht sich insbesondere auf die Ölwanne der Brennkraftmaschine.

Brennkraftmaschinen sind in vielfältiger Ausführungsform bekannt, seien es nun solche mit einer externen Zündeinrichtung oder Selbstzünder, mit nur einem oder mit mehreren Zylindern. Allen derartigen Brennkraftmaschinen oder Verbrennungsmotoren ist gemeinsam, daß sie mit einer Vielzahl von Nebenaggregaten versehen sind, die zur Funktion des Verbrennungsmotors benötigt werden oder auch solche, die vom Verbrennungsmotor als Arbeitsmaschinen für beispielsweise die Aufrechterhaltung der Bordelektrik angetrieben werden.

All den genannten Brennkraftmaschinen ist dabei gemeinsam, daß die Zusatzaggregate oder auch Nebenaggregate und Zusatzeinrichtungen in einem mehr oder weniger großen Abstand zum Motor angebaut werden und über einen Riementrieb oder dergleichen angetrieben werden. Es sind auch bereits Verbrennungsmotoren mit Nebenaggregaten bekannt geworden, die über ein vom Nockenwellenantrieb abgegriffenes Moment angetrieben werden können. Auch diese Nebenaggregate werden am Verbrennungsmotor über Flanschflächen festgelegt, so daß die jeweiligen Flanschflächen spanend bearbeitet werden müssen und darüber hinaus aufgrund der Anordnung der Nebenaggregate am Motor großen Bauraum benötigen.

Aus der DE 195 35 942A1 ist eine Brennkraftmaschine mit einem Aggregateträger bekannt geworden, der an der der Schwungradseite der Brennkraftmaschine gegenüberliegenden Stirnseite angeordnet ist und zur Aufnahme einer Kühlflüssigkeitspumpe und einer Ölpumpe vorgesehen ist. Diese Schilderung macht deutlich, daß die Kühlflüssigkeitspumpe und die Ölpumpe der Brennkraftmaschine über Flanschflächen am Aggregateträger befestigt werden müssen und aufgrund der externen Anordnung des Aggregateträgers an der Brennkraftmaschine auch extern angeordnet werden. Diese Anordnung weist daher den Nachteil auf, daß sie aufgrund der externen Anordnung der Kühlflüssigkeitspumpe und der Ölpumpe im Motorraum eines mit der bekannten Brennkraftmaschine ausgestatteten Kraftfahrzeugs Bauraum benötigt, der größer ist als der Bauraum, der vom eigentlichen Motorblock mit den Zylindern in Anspruch genommen wird.

Der im Motorraum eines Kraftfahrzeuges zur Verfügung stehende Bauraum ist bei kleinen Kraftfahrzeugen, sei es nun bei einem Einbau des Verbrennungsmotors im Heckbereich oder im Frontbereich des Kraftfahrzeuges, sehr beschränkt. Darüber hinaus muß der bekannte Verbrennungsmotor, wenn er im Motorraum eines solchen kleinen Kraftfahrzeuges eingebaut wird, sowohl von oben als auch von unten zugänglich sein, denn die am bekannten Verbrennungsmotor verteilt angeordneten Nebenaggregate müssen zur Wartung oder zur Reparatur zugänglich sein. Dies wiederum erhöht den konstruktiven Aufwand für den Motorraum und damit die Kosten des Kraftfahrzeuges.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine ausgesprochen kompakte Brennkraftmaschine zu schaffen, deren Nebenaggregate und Zusatzeinrichtungen von weitgehend einer Seite aus zugänglich sind, so daß ein kompakt aufgebauter Motorraum des mit der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ausgestatteten Kraftfahrzeuges ermöglicht wird.

Die Erfindung weist zur Lösung dieser Aufgabe die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale auf. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß an einem Verbrennungsmotor bisher Neben- oder Zusatzaggregate an verschiedenen Stellen des Motors angebracht werden. So wird üblicherweise der Startermotor an der Abtriebsseite des Motors angebracht und kann zum Startvorgang mit der Verzahnung auf einem Schwungrad in Eingriff gebracht werden. Der Generator wird meistens an der gegenüberliegenden Seite des Verbrennungsmotors angebracht und über ein Umschlingungsmittel angetrieben. In ähnlicher Weise wird oftmals die Kühlflüssigkeitspumpe des Verbrennungsmotors über ein Umschlingungsmittel angetrieben, so daß am Motorblock viele Flanschflächen ausgebildet werden, die kostenintensiv bearbeitet werden müssen und zudem zum Antrieb Umschlingungsmittel, wie beispielsweise Zahnriemen oder Keilriemen benötigt werden. Die Erfindung schafft hier Abhilfe, indem einzelne oder mehrere dieser Neben- oder Zusatzaggregate in die Ölwanne der Brennkraftmaschine integriert werden. Die Ölwanne ist hierbei der untere Abschluß der Brennkraftmaschine, der als Sammelraum für das Motoröl dient, in dem das Motoröl nach seiner Schmier- und Kühlaufgabe aufgefangen wird. Es kann sich dabei um eine Trockensumpfschmierung handeln oder auch um eine übliche Druckumlaufschmierung, bei der die Pleuel des Motors in das Motoröl tauchen, welches sich in der Ölwanne sammelt.

Durch die Integration von Nebenaggregaten oder Zusatzeinrichtungen der Brennkraftmaschine in die Ölwanne fällt die Notwendigkeit der Anordnung dieser Bauteile an externen Flanschflächen weg, es wird erheblicher Bauraum eingespart, da die Nebenaggregate und/oder Zusatzeinrichtungen der Brennkraftmaschine in die ohnehin vorhandene Ölwanne integriert werden, wodurch sich ein sehr kompakter Aufbau der Brennkraftmaschine ergibt.

Erfindungsgemäß ist daher eine Brennkraftmaschine vorgesehen mit einem Kurbelgehäuse, in dem eine Kurbelwelle drehbar gelagert ist, an der mindestens ein Pleuel angelenkt ist, welches einen in einem Zylinder bewegbaren Kolben trägt, wobei die Brennkraftmaschine eine Ölwanne aufweist, die als Träger für mindestens ein Nebenaggregat und/oder eine Zusatzeinrichtung der Brennkraftmaschine ausgebildet ist. Es bedeutet dies mit anderen Worten, daß die Ölwanne als Träger für ein oder mehrere Nebenaggregate und/oder ein oder mehrere Zusatzeinrichtungen der Brennkraftmaschine ausgebildet ist, so daß sich die Nebenaggregate oder Zusatzeinrichtungen im Bauraum direkt unterhalb des Kurbelgehäuses und innerhalb der Ölwanne angeordnet befinden können.

Es ist dabei vorgesehen, daß das mindestens eine Nebenaggregat, ein elektrisches Nebenaggregat oder ein mechanisches Nebenaggregat der Brennkraftmaschine ist. Auch kann die Zusatzeinrichtung eine elektrische und/oder mechanische Steuereinrichtung der Brennkraftmaschine sein oder auch eine Wärmetauscheinrichtung der Brennkraftmaschine, beispielsweise ein Ölkühler.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann die Zusatzeinrichtung auch eine mechanische und/oder elektrische Sensoreinrichtung der Brennkraftmaschine sein, beispielsweise ein Kühlfluidthermostat zur Regelung des Kühlfluidstroms in die Ölwanne.

In vorteilhafter Weise kann die mindestens eine Zusatzeinrichtung eine Filtereinrichtung der Brennkraftmaschine sein, insbesondere ein Fluidfilter, beispielsweise ein Ölfilter. Es ist daher nach der Erfindung vorgesehen, daß ein oder mehrere Ölfilter in der Ölwanne integriert werden. Es kann sich dabei sowohl um Ansaugfilter am Einlaß einer Ölpumpe als auch um einen der Pumpe nachgeschalteten Ölfilter handeln. Hierdurch wird eine aufwendige Leitungsführung und die Bearbeitung von Flanschflächen am Motorblock eingespart.

Nach der Erfindung kann die Zusatzeinrichtung auch eine Fördereinrichtung der Brennkraftmaschine sein, also beispielsweise eine Kraftstoffpumpe.

Nach der Erfindung ist es vorgesehen, daß das elektrische Nebenaggregat ein Startermotor für die Brennkraftmaschine ist. In vorteilhafter Weise kann das elektrische Nebenaggregat auch ein Generator für die Aufrechterhaltung der Versorgungsspannung der Bordelektrik des mit der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ausgestatteten Kraftfahrzeuges sein. Eine besonders vorteilhafte und Bauraum einsparende Ausgestaltung liegt dann vor, wenn das elektrische Nebenaggregat ein Startergenerator ist, also eine elektrische Maschine, die sowohl zum Anlassen der Brennkraftmaschine zum Einsatz kommt als auch zur Versorgung der Bordelektrik mit elektrischer Spannung.

In vorteilhafter Weise kann das mechanische Nebenaggregat eine Fluidpumpe, also beispielsweise eine Ölpumpe oder eine Wasserpumpe für den Ölkreislauf beziehungsweise den Kühlfluidkreislauf der Brennkraftmaschine sein.

In Fortführung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Sensoreinrichtung ein Kühlfluidthermostat ist, das heißt also ein Thermostat zur Regelung des Kühlfluidstroms in die Ölwanne.

Die Sensoreinrichtung kann auch eine die Drehzahl und/oder die Drehwinkelstellung der Kurbelwelle erfassender Sensor sein.

In Weiterbildung der Erfindung kann die elektrische Steuereinrichtung eine elektronische Steuereinrichtung für einen Startermotor und/oder einen Generator oder einen Startergenerator für die Brennkraftmaschine sein. Auch ist es möglich, daß die elektrische Steuereinrichtung ein Zündverteiler für die Brennkraftmaschine ist.

In Weiterbildung der Erfindung ist es dabei vorgesehen, daß die als Aggregateträger ausgebildete Ölwanne zur Aufnahme einer Momentenübertragungseinrichtung zur Momentenübertragung von der Kurbelwelle zu mindestens einem Nebenaggregat ausgebildet ist. Die Momentenübertragungseinrichtung kann dabei ein Getriebe mit fester oder veränderlicher Übersetzung zwischen der Kurbelwelle und dem mindestens einen Nebenaggregat sein. Bei dem Getriebe kann es sich beispielsweise um ein Reibungsgetriebe oder Stirnradgetriebe, Kegelscheiben­ umschlingungsgetriebe oder Kegelradgetriebe, Schraubradgetriebe oder Kronenradgetriebe oder auch ein Schneckengetriebe mit fester oder stufig oder stufenlos veränderlicher Übersetzung handeln.

Es ist dabei in Fortführung der Erfindung vorgesehen, daß eine Steuereinrichtung zur Steuerung einer Übersetzungsänderung des Getriebes vorgesehen ist, die in der Ölwanne angeordnet sein kann.

In Weiterbildung der Erfindung kann das vorstehend bereits erwähnte elektrische Nebenaggregat als elektrischer Zusatzantrieb eines mit der Brennkraftmaschine ausgestatteten Fahrzeuges ausgebildet sein. Auch kann das elektrische Nebenaggregat als elektrische Motorbremse des mit der Brennkraftmaschine ausgestatteten Fahrzeuges ausgebildet sein.

In Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, daß die Ölwanne als Wärmetauscheinrichtung der Brennkraftmaschine ausgebildet ist. Zu diesem Zweck kann sie beispielsweise aus einer Aluminium- und/oder Magnesiumlegierung mit Kühlrippen ausgebildet sein oder aber auch aus einem anderen Leichtmetall oder einer Leichtmetallegierung gefertigt werden.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Ölwanne zur Aufnahme von Ausgleichswellen für den Ausgleich dynamischer Unwuchten und Ungleichförmigkeiten der Brennkraftmaschine ausgebildet ist. Diese Ausgleichswellen und auch Drehwellen der Nebenaggregate können dabei in der Ölwanne direkt und/oder über Wälzlager und/oder über Gleitlager gelagert sein.

Schließlich ist es nach der Erfindung vorgesehen, daß die Ölwanne Flanschflächen mit Fluiddurchlässen für Schmieröl und/oder Kühlfluid der Brennkraftmaschine besitzt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bekannten Brennkraftmaschine mit am Motorblock über Flanschflächen angeordneten Nebenaggregaten und Zusatzeinrichtungen;

Fig. 2 eine Brennkraftmaschine nach der Erfindung mit in der Ölwanne integrierten Nebenaggregaten und Zusatzeinrichtungen.

Fig. 1 der Zeichnung zeigt in einer schematischen Weise eine Brennkraftmaschine 1 mit einem Kurbelgehäuse 2, in dem eine Kurbelwelle 3 drehbar gelagert ist. An der Kurbelwelle 3 ist ein Pleuel 4 angelenkt und weist an seinem kleinen Pleuelauge 5 einen Kolben 6 auf, der in einem Zylinder 7 eine oszillierende Bewegung ausführen kann.

Die Brennkraftmaschine oder der Verbrennungsmotor 1 weist an der Unterseite des Kurbelgehäuses 2 eine Ölwanne 8 auf, die als einfaches Blechziehteil ausgebildet ist. An einer Flanschfläche 9 ist ein Ölfilter 10 angeordnet und an einer Flanschfläche 11 befindet sich ein Startermotor 12 angeordnet. Oberhalb des Startermotors 12 ist ein Generator 13 vorgesehen, der an einer Flanschfläche 14 am Motorblock des Verbrennungsmotors 1 angeordnet ist und über einen nicht näher dargestellten Riementrieb angetrieben wird.

Die vorstehende Schilderung macht es deutlich, daß sich bei dem bekannten Verbrennungsmotor viele Nebenaggregate und Zusatzeinrichtungen, wie beispielsweise der Ölfilter 10, der Startermotor 12 und Generator 13 an Flanschflächen 9, 11 und 14 am Motorblock angeordnet befinden. Diese Anordnung führt dazu, daß die einzelnen Flanschflächen im Rahmen einer spanenden Bearbeitung kostenaufwendig bearbeitet werden müssen und auch dazu, daß der bekannte Verbrennungsmotor 1 in einem nicht näher dargestellten Motorraum eines Kraftfahrzeugs deutlich mehr Bauraum einnimmt, als dies für den Motorblock selbst der Fall ist.

Fig. 1 zeigt, daß die Nebenaggregate an verschiedenen Stellen des Motors 1 angebracht sind. Diese bekannte Konfiguration führt dazu, daß sehr viele Flanschflächen am Motorblock vorliegen, die kostenintensiv bearbeitet werden müssen und auch dazu, daß viele Übertragungsmittel, wie beispielsweise Zahnriemen, Keilriemen und deren Spannmittel benötigt werden. Die bekannte Konfiguration führt daher zu einem großen Bauraumbedarf des bekannten Verbrennungsmotors 1, was insbesondere beim Quereinbau des Motors und beim Einbau des Motors in einer geneigten oder horizontalen Lage stört. Solche Einbaulagen sind bei kleinen und kraftstoffsparenden Kraftfahrzeugen in zunehmendem Maße anzutreffen, die sich bei einer Integration von Nebenaggregaten in die Ölwanne deutlich einfacher realisieren lassen, da hierdurch Bauraum neben dem eigentlichen Motorblock eingespart werden kann und die Nebenaggregate zur Wartung zentral von einer Seite aus über die Ölwanne zugänglich sind.

Fig. 2 der Zeichnung zeigt nun eine Ausführungsform einer Brennkraftmaschine nach der Erfindung mit einem Kurbelgehäuse 2, einer Kurbelwelle 3, einem Pleuel 4 und einem an dem kleinen Pleuelauge 5 angeordneten Kolben 6. Der grundsätzliche Aufbau der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine entspricht weitgehend dem Aufbau der bekannten Brennkraftmaschine nach Fig. 1. Wie bei der in Fig. 1 dargestellten bekannten Brennkraftmaschine weist auch die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine oberhalb des Kolbens 6 einen Zylinderkopf 15 auf, in dem eine Nockenwelle 16 und Ventile 17 für die Ein- und Auslaßsteuerung der Brennkraftmaschine angeordnet sind.

Das Kurbelgehäuse 2 des in Fig. 2 dargestellten erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors wird von einer als Aggregateträger ausgebildeten Ölwanne 18 abgeschlossen. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform handelt es sich um eine Ölwanne 18, die als Leichtmetall-Gußteil ausgeführt wurde, beispielsweise einem Aluminiumdruckguß, einem Magnesiumdruckguß oder einem Leichtmetallkokillenguß. Die Ölwanne 18 weist an der Unterseite Kühlrippen 19 auf, die zur Kühlung des in der Ölwanne 18 gesammelten Motoröls dienen.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist in der Ölwanne 18 eine Ölpumpe 20 in der Form einer Zahnradpumpe angeordnet. Diese saugt aus dem Ölsumpf in der Ölwanne 18 über eine Saugleitung 21 Öl an und befördert dieses Öl unter Druck über eine Druckleitung 22 in Richtung der zu schmierenden Stellen im Motor. Wie es ohne weiteres ersichtlich ist, ist bei der Ölwanne 18 die Druckleitung 22 als Verlängerung des Gehäuses 23 der Zahnradpumpe 20 ausgebildet. An der Trennfläche oder Flanschfläche 24 zwischen dem Kurbelgehäuse 2 und der Ölwanne 18 sind Durchlässe für das aus der Druckleitung 22 stammende Motoröl sowohl in der Ölwanne 18 als auch in dem Kurbelgehäuse 2 ausgebildet. Das von der Zahnradpumpe 20 unter Druck in die Druckleitung 22 eingespeiste Motoröl kann daher über die Flanschfläche 24 in die Druckleitung 25 strömen, die in dem Kurbelgehäuse 2 ausgebildet ist.

Neben dem in der Ölwanne 18 angeordneten Nebenaggregat in der Form der Zahnradpumpe 20 ist bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform in der Ölwanne 18 auch ein Startermotor 26 und ein Generator 27 angeordnet. Der Startermotor 26 steht über eine an der Kurbelwelle 3 und am Startermotor 26 ausgebildete Stirnradverzahnung mit der Kurbelwelle 3 in Eingriff und kann einerseits zum Starten des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors verwendet werden und andererseits auch als zusätzlicher Antrieb (Parallelhybrid) eingesetzt werden. Dies ist dann von Vorteil, wenn ein Momentenbedarf vorliegt, der vom Verbrennungsmotor alleine nicht erbracht werden kann und zu diesem Zweck ein Teilmoment über den elektrischen Startermotor 26 in die Kurbelwelle 3 eingeleitet wird. Auch ist es möglich, daß der Startermotor 26 zur Verstärkung der Motorbremswirkung des Verbrennungsmotors generatorisch betrieben wird.

Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine zeichnet sich daher dadurch aus, daß die als Träger ausgebildete Ölwanne Zusatz- oder Nebenaggregate und Zusatzeinrichtungen des Motors aufnimmt. Die Ölwanne ist hierbei der untere Abschluß des Verbrennungsmotors, der als Sammelraum für das Motoröl dient, in dem das Öl nach seiner Schmier- und Kühlaufgabe aufgefangen und gegebenenfalls über einen Filter von der Ölpumpe wieder in den Kreislauf rückgeführt wird. Es ist dabei eine derartige Ausgestaltung bei einem Verbrennungsmotor sowohl mit Trockensumpfschmierung als auch mit Druckumlaufschmierung möglich. Die Ölwanne kann eine Vielzahl von Nebenaggregaten als Träger aufnehmen, so daß sich außerhalb des Motorblockes mit den Zylindern keine Nebenaggregate an Flanschflächen am Motorblock mehr angeflanscht befinden.

Der für das Fremdstarten des Verbrennungsmotors notwendige Startermotor und auch der für die Aufrechterhaltung der Bordelektrik des mit dem erfindungsgemäßen Motor ausgestatteten Kraftfahrzeugs erforderliche Generator wird in die Ölwanne integriert. Eine besonders kostengünstige Ausgestaltung ergibt sich dann, wenn beide Aggregate zu einer elektrischen Maschine, einem Startergenerator kombiniert werden.

Die Ölwanne kann als Gußteil aus einem Leichtmetall ausgeführt werden, beispielsweise in einem Druckgußverfahren aus Aluminium, aus Magnesium oder auch in einem Kokillengußverfahren aus einem anderen Leichtmetall gefertigt werden. Die Ölwanne kann dabei mit Rippen versehen werden, um eine bessere Abfuhr der Wärme des Motoröls zu ermöglichen, so daß bei einer entsprechenden Auslegung sogar ein am Motor eventuell ansonsten erforderlicher Ölkühler wegfallen kann. Es ist auch möglich, einen solchen Ölkühler direkt in die Ölwanne zu integrieren, so daß entsprechende ansonsten erforderliche lange Leitungen für das Motoröl entfallen können.

Neben den vorstehend erwähnten elektrischen Aggregaten kann auch die Ölpumpe in die Ölwanne integriert werden. Dies führt dazu, daß ein ansonsten am Motorblock erforderlicher Flansch und ein Antrieb für die Ölpumpe entfallen können. Die Flanschfläche, die zwischen dem Kurbelgehäuse und der Ölwanne vorliegt, kann bei dieser Ausgestaltung Durchlässe enthalten, die das Öl von der Ölpumpe oder vom Ölkühler oder vom Ölfilter zum Motorblock gelangen lassen. Dies führt zu einer deutlichen Vereinfachung der Druckleitungsführung für den Ölstrom im Motorblock.

Die Ölwanne kann auch zur Aufnahme eines oder mehrerer Ölfilter ausgebildet sein, wobei dies sowohl einen Ansaugfilter am Einlaß der Ölpumpe als auch einen der Pumpe nachgeschalteten Ölfilter betreffen kann. Dies führt wiederum zu einer Einsparung der Leitungen für das Motoröl und einer für den Ölfilter ansonsten am Motorblock erforderlichen Flanschfläche.

Auch kann eine Kühlfluidpumpe, beispielsweise eine Wasserpumpe in die Ölwanne integriert werden. Dies führt dazu, daß ein für die Wasserpumpe ansonsten erforderlicher Flansch am Motor und ein dafür benötigter Antrieb entfallen kann. Zu diesem Zweck kann die Flanschfläche zwischen der Ölwanne und dem Kurbelgehäuse Durchlässe für das Kühlfluid von der Pumpe zum Motorblock und vom Motorblock zur Pumpe enthalten. Auch dies wiederum führt zu einer Vereinfachung der Leitungsführung für den Kühlfluidstrom im Motorblock. Ein am Kraftfahrzeug für das Kühlfluid vorhandener Wärmetauscher kann mit seinen Leitungen direkt an die Ölwanne angeschlossen werden. Die Anordnung der Kühlmittelpumpe in der Ölwanne führt auch dazu, daß sich die Kühlmittelpumpe auf diese Weise weitgehend am tiefsten Punkt des Fluidkreislaufes befindet und somit auch bei einem teilweisen Kühlfluidverlust noch sehr lange eine Mindestkühlung aufrechterhalten werden kann. Ein Kühlfluidthermostat zur Regelung des Kühlfluidstroms in die Ölwanne kann ebenfalls in der Ölwanne angeordnet werden.

Auch ist es möglich, eine elektronische Steuereinrichtung zur Steuerung des Startermotors und/oder Generators oder auch des Startergenerators in die Ölwanne zu integrieren. Hierzu ist es möglich, daß die elektronische Steuereinrichtung als ein Elektronikbaustein ausgeführt wird, der in der Ölwanne entweder offen im Öl liegen oder in einem Gehäuse gekapselt innen oder außen an der Ölwanne angebracht wird. Auch können weitere elektronische Steuerungseinrichtungen für das Kraftfahrzeug an oder in der Ölwanne angeordnet werden. Diese Steuereinrichtungen können über einen Stecker mit elektrischer Leistung und auch Steuersignalen versorgt werden. Ein Informationsaustausch, das heißt also ein Austausch der Steuersignale zwischen den Steuereinrichtungen kann über einen Bus erfolgen. Eine Verbindung zwischen den Steuereinrichtungen und dem Startermotor oder Startergenerator beziehungsweise Generator kann auf diese Weise sehr kurz ausgeführt werden.

Die Ölwanne kann auch zur Aufnahme von Sensoreinrichtungen ausgebildet werden, beispielsweise für Sensoreinrichtungen zur Erfassung der Drehzahl oder Drehwinkelstellung des Motors, so daß nur sehr kurze Leitungswege zu den in der Ölwanne angeordneten Steuereinrichtungen notwendig sind.

Die von der Ölwanne aufgenommenen Nebenaggregate können in der Ölwanne als dort angeflanschte einzelne Aggregate vorgesehen werden und dabei im Öl offen laufen oder als im Öl angeordnete geschlossene Aggregate ausgeführt werden, wobei auch eine Funktionskombination mehrerer Aggregate möglich ist, wie dies beispielsweise bei einem Startergenerator der Fall ist.

Für eine Momentenübertragung von der Kurbelwelle auf die Nebenaggregate zu deren Antrieb kann ein Getriebe mit beispielsweise einer Stirnverzahnung dienen. Die Verzahnung läuft bei der Anordnung in der Ölwanne direkt im Motoröl und damit einerseits mit niedriger Geräuschentwicklung und andererseits auch nahezu verschleißfrei. Kurbelwellen weisen üblicherweise bereits Verzahnungen zum Antrieb von Ölpumpen oder zum Antrieb von Nebenwellen auf, wie beispielsweise einer Zündverteilerwelle, einem Einspritzpumpenantrieb, Ausgleichswellen oder dergleichen auf, so daß diese bereits vorhandenen Verzahnungen zur Leistungsübertragung von der Kurbelwelle auf die Nebenaggregate dienen können.

Das zu diesem Zweck in der Ölwanne angeordnete Getriebe kann ein einstufiges oder mehrstufiges Getriebe sein und auch Zwischenelemente wie beispielsweise Ausgleichszahnräder, Ketten oder andere Übertragungsmittel aufweisen, um einen Achsabstand zwischen der Nebenaggregatsachse und der Kurbelwellenachse für die freie Drehung der Kurbelwelle und der daran angelenkten Pleuel aufweisen.

Die Ölwanne kann auch zur Aufnahme eines Zündverteilers, einer Einspritzpumpe oder Antrieben hierfür dienen. Auch können Ausgleichswellen zum Ausgleich dynamischer Lasten des Motors oder ein Antrieb hierfür in die Ölwanne integriert werden.

Die vorstehend bereits angesprochene Momentenübertragung zwischen der Kurbelwelle und dem oder den Nebenaggregaten kann in der Form eines Getriebes mit fester oder variabler Übersetzung erfolgen, wobei eine Änderung der Übersetzung in Abhängigkeit von den verschiedenen Betriebszuständen des Motors möglich ist.

Hierzu kann beispielsweise ein Reibungsgetriebe vorgesehen sein, welches aufgrund seiner Anordnung in der Ölwanne im Öl läuft und damit nahezu verschleißfrei arbeitet.

Die eine Drehbewegung ausführenden Wellen der Nebenaggregate können direkt in der Ölwanne gelagert werden und zwar bei einer Ausbildung der Ölwanne aus einem Leichtmetall und Wellen aus Stahl direkt, ähnlich einer Nockenwellenlagerung. Dies ermöglicht die Einsparung von zur Lagerung ansonsten erforderlichen Wälz- oder Gleitlagern und damit zu einem entsprechenden Kostenvorteil.

Die vorstehend bereits angesprochenen elektrischen Aggregate können als kommutatorlose Maschinen ausgeführt werden. Eine Drehzahlanpassung der elektrischen Aggregate in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebszuständen des Motors ist über ein Getriebe mit stufig variabler oder stufenlos variabler Übersetzung zwischen der Aggregatewelle und der Kurbelwelle möglich. Bei einem mit variabler Übersetzung arbeitenden Getriebe kann dieses selbstschaltend oder auch fremdgeschaltet ausgeführt werden, wobei hierzu eine Betätigung des Getriebes über hydraulische Stellglieder, über Elektromagneten oder über Elektromotoren möglich ist. Bei einer derartigen elektrischen Fremdsteuerung des Getriebes kann eine hierfür erforderliche elektrische Steuereinrichtung in die in der Ölwanne bereits integrierte elektrische Steuereinrichtung für den Startermotor, den Generator oder den Startergenerator integriert werden. Es ist aber auch möglich, eine Änderung der Übersetzung über selbstschaltende Ventile oder drehzahlabhängig über Fliehgewichte zu realisieren.

Für die Auslegung der elektrischen Maschinen steht der der Kurbelwellenlänge entsprechende axiale Bauraum zur Verfügung, so daß die Anordnung leistungsstarker elektrischer Maschinen ermöglicht ist.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß am Motorblock viele spanend zu bearbeitende Flanschflächen entfallen können und nur mehr die Flanschfläche zwischen dem Kurbelgehäuse und der Ölwanne spanend bearbeitet werden muß. Die Momentenübertragung von der Kurbelwelle zu den Nebenaggregaten macht von der ohnehin vorhandenen sehr genauen Lagerung der Kurbelwelle Gebrauch, so daß bei einer Stirnradverzahnung zur Momentenübertragung von der Kurbelwelle auf die Nebenaggregate sehr genaue Verzahnungsbedingungen vorhanden sind. Hierzu ist es beispielsweise möglich, die Ölwanne über Paßstifte, Paßhülsen oder einen Bund in ihrer Position hinsichtlich des Kurbelgehäuses festzulegen.

Der in der Ölwanne integrierte Startermotor oder Startergenerator kann sowohl als Zusatzantrieb zur Beschleunigung des Motors eingesetzt werden als auch als Motorbremse im generatorischen Betrieb.

Die direkte Anordnung der elektrischen Maschinen in der Ölwanne ermöglicht eine Wärmeabfuhr von den elektrischen Maschinen. So kann beispielsweise bei einem Startvorgang des Verbrennungsmotors eine Überbelastung des Startermotors in Kauf genommen werden, ohne daß es hierzu zu einer thermischen Überbelastung des Startermotors führt. Dies ermöglicht die Auslegung der elektrischen Maschinen mit kleinen Abmessungen und auch den Einsatz der elektrischen Maschinen als Parallelhybrid, das heißt als zusätzlicher Antrieb zur Beschleunigung des Motors.

Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine zeichnet sich durch Kosteneinsparungen aus, die durch den Wegfall vieler Komponenten, wie beispielsweise Lager, Dichtungen, Befestigungs- und Übertragungsmittel entstehen und auch durch den Wegfall der Notwendigkeit der mechanischen Bearbeitung von vielen am Motor ansonsten erforderlichen Flanschflächen. In der Ölwanne notwendig werdende Flanschflächen können bei einer aus Leichtmetall, wie beispielsweise aus Aluminium gefertigten Ölwanne deutlich kostengünstiger gefertigt werden, als dies bei einem beispielsweise aus Grauguß gefertigten Motorblock der Fall ist.

Die mechanische Verbindung des in der Ölwanne integrierten Generators über eine Stirnradstufe mit der Kurbelwelle des Motors führt zu einer höheren Drehzahl des Generators und damit zu deutlich niedrigeren Ladebeginndrehzahlen des Motors als dies bei einem am Motor extern angeflanschten und über einen Riemenantrieb angetriebenen Generator der Fall wäre. Eine solche Anordnung hat den Vorteil einer ständigen guten Ladung einer im Kraftfahrzeug vorhandenen Batterie, da die niedrigen Ladebeginndrehzahlen auch dann für eine Ladung sorgen, wenn das Fahrzeug mit vielen Leerlaufdrehzahlfahrzuständen betrieben wird, wie dies im innerstädtischen Verkehr zunehmend der Fall ist, so daß auch eine zunehmende Zahl von im Fahrzeug vorhandenen elektrischen Verbrauchern sicher mit elektrischer Energie versorgt werden kann.

Dadurch ergibt sich auch die Möglichkeit, eine die Kurbelwellenaxiallänge ausnutzende elektrische Maschine mit kleinem Durchmesser einzusetzen, die mit hohen Drehzahlen arbeitet, die aber aufgrund der direkten Lagerung der Drehwelle des Generators in dem Ölbad nicht schädlich sind.

Hinsichtlich vorstehend im einzelnen nicht näher erläuterter Merkmale der Erfindung wird im übrigen ausdrücklich auf die Ansprüche und die Zeichnung verwiesen.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvor­ schläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmale zu beanspruchen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rück­ bezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Die Gegenstände dieser Unteransprüche bilden jedoch auch selbständige Erfindungen, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unter­ ansprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.

Die Erfindung ist auch nicht auf das (die) Ausführungsbeispiel(e) der Beschrei­ bung beschränkt. Vielmehr sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abände­ rungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfah­ rensschritten erfinderisch sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschritt­ folgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims (28)

1. Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, in dem eine Kurbelwelle drehbar gelagert ist, an der mindestens ein Pleuel angelenkt ist, welches einen in einem Zylinder bewegbaren Kolben trägt und mit einer Ölwanne, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölwanne als Träger für mindestens ein Nebenaggregat und/oder eine Zusatzeinrichtung der Brennkraftmaschine ausgebildet ist.

2. Brennkraftmaschine insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Nebenaggregat ein elektrisches Nebenaggregat der Brennkraftmaschine ist.

3. Brennkraftmaschine insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Nebenaggregat ein mechanisches Nebenaggregat der Brennkraftmaschine ist.

4. Brennkraftmaschine insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Zusatzeinrichtung eine elektrische und/oder mechanische Steuereinrichtung der Brennkraftmaschine ist.

5. Brennkraftmaschine insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet die mindestens eine Zusatzeinrichtung eine Wärmetauscheinrichtung der Brennkraftmaschine ist.

6. Brennkraftmaschine insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Zusatzeinrichtung eine mechanische und/oder elektrische Sensoreinrichtung der Brennkraftmaschine ist.

7. Brennkraftmaschine insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Zusatzeinrichtung eine Filtereinrichtung der Brennkraftmaschine, insbesondere ein Fluidfilter ist.

8. Brennkraftmaschine insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Zusatzeinrichtung eine Fördereinrichtung der Brennkraftmaschine ist.

9. Brennkraftmaschine insbesondere nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Nebenaggregat ein Startermotor für die Brennkraftmaschine ist.

10. Brennkraftmaschine insbesondere nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Nebenaggregat ein Generator ist.

11. Brennkraftmaschine insbesondere nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Nebenaggregat ein Startergenerator ist.

12. Brennkraftmaschine insbesondere nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Nebenaggregat eine Fluidpumpe für die Brennkraftmaschine ist.

13. Brennkraftmaschine insbesondere nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung ein Kühlfluidthermostat ist.

14. Brennkraftmaschine insbesondere nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung eine die Drehzahl und/oder die Drehwinkelstellung der Kurbelwelle erfassender Sensor ist.

15. Brennkraftmaschine insbesondere nach einem der Ansprüche 4 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Steuereinrichtung eine elektronische Steuereinrichtung für einen Startermotor und/oder einen Generator oder einen Startergenerator für die Brennkraftmaschine ist.

16. Brennkraftmaschine insbesondere nach einem der Ansprüche 4 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Steuereinrichtung ein Zündverteiler für die Brennkraftmaschine ist.

17. Brennkraftmaschine insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Nebenaggregat eine elektrische und/oder mechanische Kraftstoffeinspritzpumpe für die Brennkraftmaschine ist.

18. Brennkraftmaschine insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölwanne zur Aufnahme einer Momentenübertragungseinrichtung zur Momentenübertragung von der Kurbelwelle zu mindestens einem Nebenaggregat ausgebildet ist.

19. Brennkraftmaschine insbesondere nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Momentenübertragungseinrichtung ein Getriebe mit fester oder veränderlicher Übersetzung zwischen der Kurbelwelle und dem mindestens einen Nebenaggregat ist.

20. Brennkraftmaschine insbesondere nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe ein Reibungsgetriebe oder Stirnradgetriebe oder Kegelscheibenumschlingungsgetriebe oder Kegelradgetriebe oder Schraubradgetriebe oder Kronenradgetriebe oder Schneckengetriebe mit fester oder stufig oder stufenlos veränderlicher Übersetzung ist.

21. Brennkraftmaschine insbesondere nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung zur Steuerung einer Übersetzungsänderung des Getriebes vorgesehen ist

22. Brennkraftmaschine insbesondere nach einem der Ansprüche 2 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Nebenaggregat als elektrischer Zusatzantrieb eines mit der Brennkraftmaschine ausgestatteten Fahrzeuges ausgebildet ist.

23. Brennkraftmaschine insbesondere nach einem der Ansprüche 2 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Nebenaggregat als elektrische Motorbremse eines mit der Brennkraftmaschine ausgestatteten Fahrzeuges ausgebildet ist.

24. Brennkraftmaschine insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölwanne als Wärmetauscheinrichtung der Brennkraftmaschine ausgebildet ist.

25. Brennkraftmaschine insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölwanne aus einer Aluminium- und/oder Magnesiumlegierung ausgebildet ist.

26. Brennkraftmaschine insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölwanne zur Aufnahme von Ausgleichswellen für den Ausgleich dynamischer Unwuchten und Ungleichförmigkeiten der Brennkraftmaschine ausgebildet ist.

27. Brennkraftmaschine insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß Drehwellen der Nebenaggregate in der Ölwanne direkt und/oder über Wälzlager und/oder über Gleitlager gelagert sind.

28. Brennkraftmaschine insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölwanne Flanschflächen mit Fluiddurchlässen für Schmieröl und/oder Kühlfluid der Brennkraftmaschine aufweist.