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Die Erfindung betrifft ein System umfassend einen Zylinderblock, ein erstes Lagerungselement zur Aufnahme einer Kurbelwelle und ein zweites Lagerungselement zur Aufnahme von mindestens zwei Getriebewellen, wobei das erste Lagerungselement mit dem Zylinderblock lösbar verbindbar ist.
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Die deutsche Offenlegungsschrift
DE 38 07 183 A1 beschreibt einen Fahrzeugmotor mit einer einstückigen Kombination aus Zylinderblock, Kurbelgehäuse und Getriebegehäuse. Das Kurbelgehäuse nimmt eine Kurbelwelle und das Getriebegehäuse zwei Getriebewellen auf. Um die Kurbelwelle einbauen und ausbauen zu können, ist an der Verbindungsstelle zur Ölwanne zwischen zwei seitlichen Öffnungen eine untere Öffnung vorgesehen, die im montierten Zustand durch die Ölwanne verschlossen wird. Gemäß einer Ausführungsform wird die Kurbelwelle in die untere Öffnung geneigt eingesetzt und in oberen Lagerschalen zur Anlage gebracht. Ein Kurbelwellenhalter wird durch die untere Öffnung eingesetzt und in Ergänzung zu den oberen Lagerhalbschalen im Kurbelgehäuse befestigt.
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Systeme der oben genannten, d. h. der gattungsbildenden Art kommen insbesondere bei Antriebseinheiten für Kraftfahrzeuge zum Einsatz. Im Weiteren wird kurz auf die das System charakterisierenden Komponenten eingegangen.
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Die Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine nimmt die Pleuelstangenkräfte auf, die sich aus den Gaskräften infolge der Kraftstoffverbrennung im Brennraum und den Massenkräften infolge der ungleichförmigen Bewegung der Triebwerksteile zusammensetzen. Dabei wird die oszillierende Hubbewegung insbesondere der Kolben in eine rotierende Drehbewegung der Kurbelwelle transformiert. Die Kurbelwelle überträgt dabei das Drehmoment an den Abtrieb und an das Schwungrad. Ein Teil der auf die Kurbelwelle übertragenen Energie wird zum Antrieb von Hilfsaggregaten wie der Ölpumpe und der Lichtmaschine verwendet oder dient dem Antrieb der Nockenwelle und damit der Betätigung des Ventiltriebes.
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Grundsätzlich müssen Wellen als bewegliche, d. h. umlaufende Bauteile in irgendeiner Weise gelagert werden, wobei diese Lagerung die Welle einerseits stützt, ihr aber andererseits die Bewegungsmöglichkeiten läßt, die sie benötigt, um ihre Funktion zu erfüllen, und die insbesondere ein freies Drehen der Welle ermöglicht.
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Nach dem Stand der Technik werden Kurbelwellen im Bereich der Kurbelwellenzapfen, die entlang der Kurbelwellenachse beabstandet zueinander angeordnet sind, gelagert. Die Kurbelwellenzapfen werden zwecks Lagerung der Kurbelwelle in Ausnehmungen – den sogenannten Lagersätteln und Lagerdeckeln – aufgenommen. Diese Lagerdeckel und Lagersättel sind in der oberen und der unteren Gehäusehälfte des zweigeteilten Kurbelgehäuses angeordnet und in der Regel mit Lagerhalbschalen zur Ausbildung eines Gleitlagers ausgestattet. Es kann aber auch auf den Einsatz von Lagerhalbschalen verzichtet werden, wobei die kurbelwellenseitigen Oberflächen der Lagersättel bzw. Lagerdeckel zur Ausbildung eines Gleitlagers dann entsprechend zu bearbeiten sind.
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Dabei können Lagerdeckel und Lagersättel als separate d. h. selbstständige Bauteile bereitgestellt werden, die dann in geeigneter Weise in das Kurbelgehäuse einzubringen und zu fixieren sind, was in der Regel mittels einer Verschraubung erfolgt. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, Lagerdeckel und Lagersättel einteilig mit dem Kurbelgehäuse auszubilden d. h. als integrale Bestandteile des Kurbelgehäuses. Die Lagerdeckel und Lagersättel werden dann bereits bei der Ausbildung des im Gießverfahren hergestellten Kurbelgehäuserohlings berücksichtigt und im Rahmen einer Nachbearbeitung in die untere bzw. obere Gehäusehälfte eingearbeitet.
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Die Montage der Kurbelwelle ist zeitaufwendig, weil die Kurbelwelle in einer Vielzahl von Abschnitten gelagert wird. Einerseits muß in jedem Lager ein bestimmtes, sehr enges Lagerspiel realisiert werden, wobei geringe Toleranzen einzuhalten sind. Deshalb werden bei der Bestückung von Lageraufnahmen im Kurbelgehäuse Lagerschalen aus einer Vielzahl von Toleranzklassen bereitgestellt. Dabei unterscheiden sich die einzelnen Lagerhalbschalen in ihren Dicken, welche sehr eng toleriert ist. Durch entsprechende Auswahl wird das gewünschte Lagerspiel realisiert. Andererseits muß die Kurbelwelle insgesamt in der durch die in einer Reihe angeordneten Lager gebildete Kurbelwellengasse fluchten, was eine Abstimmung der einzelnen Lager untereinander erforderlich macht. Die Auswahl der richtigen Lager führt zu längeren Montagezeiten.
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Zur Erhöhung der Steifigkeit der Brennkraftmaschine, insbesondere des Kurbelgehäuses, werden neben den Lagerdeckeln und Lagersätteln Versteifungsrippen in den Kurbelgehäusehälften vorgesehen, wobei die Anordnung der Versteifungsrippen zusammen mit den Lagerdeckeln bzw. Lagersätteln in der Grundform einer Leiter ähnlich ist, weshalb derartige Konstruktionen auch als Leiterrahmen bezeichnet werden.
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Mit der Erhöhung der Steifigkeit wird insbesondere eine Verbesserung des schwingungstechnischen Verhaltens, beispielsweise des akustischen Verhaltens, der Brennkraftmaschine angestrebt. Das Ziel ist es, daß sich die Brennkraftmaschine unter den im Betrieb einstellenden dynamischen Belastungen, insbesondere den Gaskräften und Trägheitskräften, möglichst wenig verformt, so daß möglichst wenig Schwingungen an die Fahrzeugstruktur bzw. die Umwelt übertragen werden.
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Zum einen ist die zunehmende Geräuschemission ein immer ernster zu nehmendes Umweltproblem, das sie sich nicht nur grundsätzlich auf die Lebensqualität, sondern insbesondere auch auf die Gesundheit der dem zunehmenden Lärm ausgesetzten Menschen nachteilig auswirkt, weshalb eine Vielzahl von Vorschriften erlassen worden sind, in denen die einzuhaltenden Geräuschgrenzwerte festgelegt wurden. Die wichtigsten Vorschriften sind dabei das Bundesimmissionsschutzgesetz (BImSchG) und die Richtlinien der Europäischen Kommission.
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Aber nicht nur die Geräuschminderung steht bei der konstruktiven Auslegung der Brennkraftmaschine im Fokus der Konstrukteure. Zunehmend wird versucht, das von der Brennkraftmaschine verursachte Geräusch gezielt zu beeinflussen und zu modellieren.
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Das für die Kurbelwelle und das erste Lagerungselement zur Aufnahme der Kurbelwelle Gesagte gilt in analoger Weise auch für die mindestens zwei Getriebewellen und das zweite Lagerungselement zur Aufnahme dieser mindestens zwei Getriebewellen.
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Während das erste Lagerungselement in der Regel eine einzelne Welle aufzunehmen hat, nämlich die Kurbelwelle, ist getriebeseitig die Aufnahme von mindestens zwei Wellen notwendig, da zur Realisierung verschieden großer Übersetzungsverhältnisse mindestens zwei Getriebewellen, die über Zahnradpaare miteinander in Eingriff stehen, erforderlich sind.
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Vor dem Hintergrund des oben Ausgeführten ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System umfassend ein erstes Lagerungselement zur Aufnahme einer Kurbelwelle und ein zweites Lagerungselement zur Aufnahme von mindestens zwei Getriebewellen bereitzustellen, mit dem die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwunden werden, und das insbesondere eine höhere Steifigkeit als herkömmliche Systeme aufweist.
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Gelöst wird die Aufgabe durch ein System umfassend einen Zylinderblock, ein erstes Lagerungselement zur Aufnahme einer Kurbelwelle und ein zweites Lagerungselement zur Aufnahme von mindestens zwei Getriebewellen, wobei das erste Lagerungselement mit dem Zylinderblock lösbar verbindbar ist, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das erste Lagerungselement mit dem zweiten Lagerungselement einteilig ausgebildet ist, so dass die beiden Lagerungselemente ein monolithisches Bauteil bilden.
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Der erfindungsgemäße Vorschlag zeichnet sich dadurch aus, dass eine unlösbare Verbindung zwischen den beiden Lagerungselementen vorgesehen wird. Die erfindungsgemäße Verbindung wird dadurch realisiert, dass die beiden Lagerungselemente einteilig ausgebildet werden. Dieses Lösungsprinzip unterscheidet das erfindungsgemäße System von den herkömmlichen Systemen, bei denen die Lagerung der Kurbelwelle und die Lagerung der Getriebewellen voneinander getrennt sind.
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Durch die Verbindung der beiden Lagerungselemente wird das Gesamtsystem steifer, insbesondere die Kombination aus Brennkraftmaschine und Getriebe erhält eine höhere Steifigkeit. Dies führt einerseits zu einem verbesserten Schwingungsverhalten der Antriebseinheit. Andererseits wird auch der Bauteilverzug im Allgemeinen gemindert, was vorteilhaft ist im Hinblick auf eine möglichst gute Funktionstüchtigkeit der Antriebseinheit, d. h. der die Antriebseinheit bildenden Komponenten.
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Durch das erfindungsgemäße System wird somit die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst, nämlich ein System bereitzustellen, das eine höhere Steifigkeit als herkömmliche Systeme aufweist.
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Das erfindungsgemäße System ermöglicht zudem die Ausbildung und die Bereitstellung vorgefertigter Montageeinheiten bestehend aus Lagerungselementen, Wellen und gegebenenfalls Lagerhalbschalen. Dadurch können die Lagerhalbschalen und Wellen bereits vor der endgültigen Montage der Antriebseinheit in die Lagerungselemente eingebracht werden, wodurch sich die Montagezeit erheblich verkürzt.
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Des Weiteren bietet das erfindungsgemäße System Vorteile bei der Verschraubung der einzelnen Komponenten im Rahmen der Montage der Brennkraftmaschine, wie weiter unten noch im Zusammenhang mit den Figuren erläutert werden wird. Vorteilhaft ist es insbesondere, den Zylinderblock zwischen dem Zylinderkopf und dem erfindungsgemäßen System mittels Verschraubung einzuspannen, wobei die Schrauben durch im Zylinderblock angeordnete Durchgangslöcher hindurchführen und sich an dem ersten Lagerungselement und dem Zylinderkopf abstützen. Auf diese Weise liegt der Zylinderblock im Kraftfluß der durch die Schrauben eingeleiteten Vorspannkräfte. Die Belastung des Zylinderkopfes ist darüber hinaus und im Gegensatz zu herkömmlichen Verschraubungen, bei denen sowohl von der Zylinderkopfseite her als auch von der Kurbelgehäuseseite her Schrauben in den Zylinderkopf eingeschraubt werden, symmetrisch.
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Ergänzend sei angemerkt, dass das erste Lagerungselement zwar primär zur Aufnahme einer Kurbelwelle und das zweite Lagerungselement primär zur Aufnahme von mindestens zwei Getriebewellen dient. Darüber hinaus können die beiden Lagerungselemente aber auch weitere Wellen aufnehmen, beispielsweise eine Antriebswelle für ein Nebenaggregat, insbesondere für eine Ölpumpe, eine Wasserpumpe oder eine oder mehrere Ausgleichswellen oder dergleichen.
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Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Systems, bei denen das erste Lagerungselement und das zweite Lagerungselement zueinander parallel in der Art angeordnet sind, dass die Achse einer vom ersten Lagerungselement aufgenommenen Kurbelwelle im wesentlichen parallel verläuft zu den Achsen der vom zweiten Lagerungselement aufgenommenen Getriebewellen.
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Diese Ausführungsform des Systems ermöglicht ein dichtes Packaging der Antriebseinheit im Motorraum des Kraftfahrzeuges, weil das Getriebe und die Brennkraftmaschine seitlich benachbart zueinander angeordnet werden können, d. h. in einer Anordnung, bei der die einzelnen Wellen parallel zueinander verlaufen und nicht – wie aus dem Stand der Technik bekannt – hintereinander in der Art, dass die Kurbelwelle mit einer Getriebewelle fluchtet.
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Dies unterstützt die Bemühungen, ein möglichst effektives Packaging der Antriebseinheit im Motorraum zu realisieren.
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Vorteile bietet die in Rede stehende Ausführungsform auch hinsichtlich des Crashverhaltens des Kraftfahrzeuges. Die kompaktere Antriebseinheit, welche durch das erfindungsgemäße System ermöglicht wird, gestattet es, den Motorraum weitestgehend im Hinblick auf ein verbessertes Crashverhalten auszubilden. Insbesondere können die Längsträger gezielt auf eine optimierte Energieabsorption hin ausgelegt werden.
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Die kompaktere Anordnung von Getriebe und Brennkraftmaschine, welche durch das erfindungsgemäße System ermöglicht wird, gestattet es zudem, eine gemeinsame Ölwanne für das Getriebeöl und das Öl der Brennkraftmaschine vorzusehen, wobei – falls die Spezifikationen der beiden verwendeten Ölsorten nicht miteinander übereinstimmen – zwei voneinander getrennte Ölbecken in der Ölwanne anzuordnen sind, um eine Vermischung der beiden Ölsorten zu verhindern. Hingegen kann auf derartige Maßnahmen verzichtet werden, falls ein einziges Öl verwendet wird. Beide Alternativen zeichnen sich dadurch aus, dass sie nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine zu einer schnellen Erwärmung des Getriebeöls führen, denn die gemeinsame Ölwanne führt zu einer wärmetechnischen Kopplung von Getriebeöl und Motoröl, wobei ein Wärmeübergang vom Motoröl zum Getriebeöl zu einer vorteilhaften Temperaturerhöhung des Getriebeöls führt.
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Eine gemeinsame Ölwanne stellt zudem eine weitere Verbindung von Getriebe und Brennkraftmaschine dar, die die gesamte Antriebseinheit zusätzlich versteift und damit zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe, nämlich die Steifigkeit zu erhöhen, beiträgt, wobei im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Kombination aus Getriebe und Brennkraftmaschine als Antriebseinheit bezeichnet wird.
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Auf zusätzliche Halterungen für das Getriebe kann gegebenenfalls verzichtet werden, wenn das Getriebe mit ausreichender Stabilität über das erfindungsgemäße System – und gegebenenfalls eine gemeinsame Ölwanne – an der Brennkraftmaschine fixiert ist. Zumindest kann die Gesamtanzahl an Halterungen für die Antriebseinheit reduziert bzw. minimiert werden.
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Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Systems, bei denen die beiden Lagerungselemente leiterrahmenähnlich ausgebildet sind.
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Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Systems, bei denen das erste Lagerungselement mindestens zwei Ausnehmungen zur Aufnahme der Kurbelwelle aufweist.
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Die Ausnehmungen sind – beispielsweise zur Aufnahme von Lagerhalbschalen – vorteilhafterweise halbkreisförmig ausgebildet und auf der dem Zylinderkopf zugewandeten Seite des Lagerungselementes angeordnet. Die zweite Lagerhälfte wird jeweils durch einen Lagerdeckel gebildet, der im Zylinderblock angeordnet ist. Dabei kann der Lagerdeckel ein selbstständiges Bauteil sein, das im Zylinderblock fixiert wird, oder originär einteilig mit dem Zylinderblock ausgebildet werden.
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Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Systems, bei denen das zweite Lagerungselement zur Aufnahme jeweils einer Getriebewelle mindestens zwei Ausnehmungen aufweist. Jede Getriebewelle muß mindestens an zwei zueinander beabstandeten Stellen gelagert werden, weshalb für jede Welle mindestens zwei Ausnehmungen vorzusehen sind. Die zweite Lagerhälfte wird – wie für die Kurbelwelle bereits beschrieben – jeweils durch einen Lagerdeckel gebildet, der im Getriebegehäuse angeordnet ist. Der Lagerdeckel kann wiederum ein selbstständiges Bauteil sein oder einteilig mit dem Getriebegehäuse ausgebildet werden.
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Von den mindestens zwei Getriebewellen wird vorzugsweise eine erste Getriebewelle auf der dem Zylinderkopf zugewandeten Seite des zweiten Lagerungselementes angeordnet, während eine zweite Getriebewelle auf der gegenüberliegenden, d. h. auf der dem Zylinderkopf abgewandeten Seite des Lagerungselementes angeordnet wird. Auf diese Weise dient das zweite Lagerungselement nicht nur zur Aufnahme und Lagerung der Getriebewellen, sondern gleichzeitig auch als Abstandhalter, d. h. um die Getriebewellen in dem gewünschten Abstand zu halten, was für die Funktionstüchtigkeit des Getriebes von erheblicher Bedeutung ist.
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Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Systems, bei denen das zweite Lagerungselement in der Art ausgebildet ist, dass es zur Aufnahme von drei Getriebewellen geeignet ist. Auf diese Weise kann das erfindungsgemäße System ebenfalls bei Getrieben zum Einsatz kommen, die drei Getriebewellen aufweisen.
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Bei monolithisch ausgebildeten Systemen sind Ausführungsformen vorteilhaft, bei denen das System einteilig als gegossenes Bauteil, geschmiedetes oder gesintertes Bauteil ausgebildet ist.
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Grundsätzlich hat das Giessen, Schmieden bzw. Sintern des Systems nur beispielhaften Charakter, weshalb alle denkbaren Verfahren für die Herstellung in Frage kommen, mit denen ebenfalls ein monolithisches System ausgebildet werden kann. Insbesondere das Gießen zeichnet sich dadurch aus, dass sich in einfacher Weise vergleichsweise komplexe Strukturen herstellen lassen. Die Berücksichtigung zusätzlicher Elemente, wie Lagerdeckel und dergleichen, kann problemlos erfolgen.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von fünf Ausführungsformen gemäß den 1 bis 6c näher beschrieben. Hierbei zeigt
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1 schematisch in der Seitenansicht und teilweise geschnitten eine erste Ausführungsform des Systems im montierten Zustand,
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2a schematisch in der Seitenansicht und teilweise geschnitten ein Fragment einer der in 1 dargestellten Ausführungsform ähnlichen Ausführungsform mit einer ersten motorseitigen Verschraubungsvariante,
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2b schematisch in der Seitenansicht und teilweise geschnitten die in 2a dargestellte Ausführungsform mit einer zweiten motorseitigen Verschraubungsvariante,
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2c schematisch in der Seitenansicht und teilweise geschnitten die in 2a dargestellte Ausführungsform mit einer dritten motorseitigen Verschraubungsvariante,
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3a schematisch in der Seitenansicht und teilweise geschnitten ein Fragment einer zweiten Ausführungsform des Systems im montierten Zustand mit einer ersten motorseitigen Verschraubungsvariante,
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3b schematisch in der Seitenansicht und teilweise geschnitten die in 3a dargestellte Ausführungsform mit einer zweiten motorseitigen Verschraubungsvariante,
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3c schematisch in der Seitenansicht und teilweise geschnitten die in 3a dargestellte Ausführungsform mit einer dritten motorseitigen Verschraubungsvariante,
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3d schematisch in der Seitenansicht und teilweise geschnitten die in 3a dargestellte Ausführungsform mit einer vierten motorseitigen Verschraubungsvariante,
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3e schematisch in der Seitenansicht und teilweise geschnitten die in 3a dargestellte Ausführungsform mit einer fünften motorseitigen Verschraubungsvariante,
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4a schematisch in der Seitenansicht und teilweise geschnitten ein Fragment einer dritten Ausführungsform des Systems im montierten Zustand,
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4b schematisch in der Seitenansicht und teilweise geschnitten ein Fragment einer vierten Ausführungsform des Systems im montierten Zustand,
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4c schematisch in der Seitenansicht und teilweise geschnitten ein Fragment der in 1 dargestellten Ausführungsform des Systems mit einer getriebeseitigen Verschraubungsvariante,
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5a schematisch in der Seitenansicht und teilweise geschnitten ein Fragment einer fünften Ausführungsform des Systems im montierten Zustand,
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5b schematisch in der Seitenansicht und teilweise geschnitten die in 5a dargestellte Ausführungsform des Systems mit einer getriebeseitigen Verschraubungsvariante,
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6a schematisch in der Seitenansicht und teilweise geschnitten die in 1 dargestellte Ausführungsform mit einer gemeinsamen Ölwanne,
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6b schematisch in der Seitenansicht und teilweise geschnitten die in 1 dargestellte Ausführungsform mit einer gemeinsamen Ölwanne und getrennten Ölbecken, und
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6c schematisch in der Seitenansicht und teilweise geschnitten die in 1 dargestellte Ausführungsform mit einer gemeinsamen Ölwanne, getrennten Ölbecken und Wärmeleitrippen.
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1 zeigt schematisch in der Seitenansicht und teilweise geschnitten eine erste Ausführungsform des Systems 1 im montierten Zustand. Ein derartiges System 1 findet beispielsweise Verwendung in einer Antriebseinheit 20 für ein Kraftfahrzeug, die ein Getriebe 19 und eine Brennkraftmaschine 18 umfaßt.
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Das System 1 umfasset ein erstes Lagerungselement 2 zur Aufnahme einer Kurbelwelle 4 und ein zweites Lagerungselement 3 zur Aufnahme von zwei Getriebewellen 5, 6, wobei das erste Lagerungselement 2 und das zweite Lagerungselement 3 eine Verbindung 15 aufweisen. Vorliegend sind die beiden Lagerungselemente 2, 3 einteilig ausgebildet, so daß es sich bei dem in 1 dargestellten System 1 um ein monolithisch ausgebildetes System 1 handelt.
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Das erste Lagerungselement 2 und das zweite Lagerungselement 3 sind zueinander parallel in der Art angeordnet, daß die Achse der vom ersten Lagerungselement 2 aufgenommenen Kurbelwelle 4 im wesentlichen parallel verläuft zu den Achsen der vom zweiten Lagerungselement 3 aufgenommenen Getriebewellen 5, 6.
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Diese Ausführungsform des Systems 1 ermöglicht eine kompakte Ausbildung der Antriebseinheit 20, bei der das Getriebe 19 und die Brennkraftmaschine 18 seitlich benachbart angeordnet sind.
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Das erste Lagerungselement 2 weist eine Ausnehmung zur Aufnahme der Kurbelwelle 4 auf, wobei die Ausnehmung zur Aufnahme einer Lagerhalbschale halbkreisförmig ausgebildet und auf der dem Zylinderkopf 8 zugewandten Seite des Lagerungselementes 2 angeordnet ist. Die zweite Lagerhälfte wird durch einen Lagerdeckel 12 gebildet, der im Zylinderblock 9 angeordnet ist. Der Lagerdeckel 12 ist ein selbstständiges Bauteil und wird bei der in 1 dargestellten Ausführungsform mittels zweier motorseitiger Verschraubungen 16b, 16c am ersten Lagerungselement 2 fixiert. Das erste Lagerungselement 2 verfügt über mindestens eine weitere Ausnehmung zur Aufnahme der Kurbelwelle 4, die in 1 nicht dargestellt ist.
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In ähnlicher Weise verfügt das zweite Lagerungselement 3 zur Aufnahme der beiden Getriebewellen 5, 6 über zwei halbkreisförmig ausgebildete Ausnehmungen. Zur Aufnahme der ersten Getriebewelle 5 weist das zweite Lagerungselement 3 auf der der oberen Getriebegehäusehälfte 21 zugewandten Seite eine erste Ausnehmung auf. Diese Lagerung wird durch einen Lagerdeckel 13 vervollständigt, der in der oberen Getriebegehäusehälfte 21 angeordnet ist. Dieser Lagerdeckel 13 ist ein selbstständiges Bauteil und wird mittels zweier getriebeseitiger Verschraubungen 17a, 17d am zweiten Lagerungselement 3 fixiert. Weitere Ausnehmungen zur Aufnahme der ersten Getriebewelle 5 sind in 1 nicht dargestellt.
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Zur Aufnahme der zweiten Getriebewelle 6 weist das zweite Lagerungselement 3 auf der oberen Getriebegehäusehälfte 21 abgewandten Seite eine zweite Ausnehmung auf. Diese Lagerung wird ebenfalls durch einen Lagerdeckel 14 vervollständigt, der ein selbstständiges Bauteil bildet und mittels zweier getriebeseitiger Verschraubungen 17b, 17c am zweiten Lagerungselement 3 fixiert wird. Weitere Ausnehmungen zur Aufnahme der zweiten Getriebewelle 6 sind in 1 nicht dargestellt.
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Dadurch, daß die beiden Getriebewellen 5, 6 auf unterschiedlichen Seiten des zweiten Lagerungselementes 3 angeordnet werden, dient das zweite Lagerungselement 3 nicht nur zur Aufnahme und Lagerung der beiden Getriebewellen 5, 6, sondern gleichzeitig auch als Abstandhalter, um die Getriebewellen 5, 6 auf Abstand zu halten.
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Das Getriebe 19 und die Brennkraftmaschine 18 verfügen über separate Ölwannen 10, 11. Der Zylinderblock 9 der Brennkraftmaschine 18 ist zwischen dem Zylinderkopf 8 und dem System 1 d. h. dem ersten Lagerungselement 2 mittels zweier motorseitiger Verschraubungen 16a, 16d eingespannt, wobei die Schrauben 16a, 16d durch im Zylinderblock 9 angeordnete Durchgangslöcher hindurchführen und sich einerseits mit den Schraubenköpfen an dem ersten Lagerungselement 2 und andererseits an im Zylinderkopf 8 vorgesehenen Gewinden abstützen. Der Zylinderblock 9 wird dadurch in vorteilhafter Weise symmetrisch belastet. Zudem weist diese Verschraubung den Vorteil auf, daß die Anordnung der Nockenwelle und der Ventile im Zylinderkopf 8 nicht durch die Verschraubungen 16a, 16d behindert bzw. beeinträchtigt wird.
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Die 2a, 2b und 2c zeigen schematisch in der Seitenansicht und teilweise geschnitten ein Fragment einer Ausführungsform, die der in 1 dargestellten Ausführungsform ähnlich ist, mit unterschiedlichen motorseitigen Verschraubungen 16a, 16b, 16c, 16d. Zudem ist der motorseitige Lagerdeckel 12 kein separates Bauteil, sondern integral d. h. einteilig mit dem bzw. in dem Zylinderblock 9 ausgebildet und daher nicht sichtbar. Da hier nur die motorseitige Verschraubung betrachtet wird, ist das Getriebe 19 mitsamt dem zweiten Lagerungselement 3 nicht dargestellt.
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2a zeigt eine erste motorseitige Verschraubungsvariante, die der in 1 dargestellten Verschraubung entspricht.
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2b zeigt schematisch in der Seitenansicht und teilweise geschnitten die in 2a dargestellte Ausführungsform mit einer zweiten motorseitigen Verschraubungsvariante.
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Im Unterschied zu der in 1 bzw. 2a dargestellten Verschraubung werden die Schrauben 16a, 16d von oben durch die im Zylinderblock 9 angeordneten Durchgangslöcher hindurchgeführt. Daher stützen sich die Schrauben 16a, 16d mit den Schraubenköpfen am Zylinderkopf 8 und an im ersten Lagerungselement 2 vorgesehenen Gewinden ab. Im übrigen wird bezug genommen auf 1. Für dieselben Bauteile wurden dieselben Bezugszeichen verwendet.
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2c zeigt schematisch in der Seitenansicht und teilweise geschnitten die in 2a dargestellte Ausführungsform mit einer dritten motorseitigen Verschraubungsvariante.
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Im Unterschied zu den in den 2a und 2b dargestellten Ausführungsformen werden vier Verschraubungen 16a, 16b, 16c, 16d vorgesehen. Mit den Schrauben 16a, 16b wird der Zylinderkopf 8 am Zylinderblock 9 befestigt. Die Schrauben 16c, 16d dienen der Befestigung des ersten Lagerungselementes 2 am Zylinderblock 9. Im übrigen wird bezug genommen auf 1. Für dieselben Bauteile wurden dieselben Bezugszeichen verwendet.
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Die 3a bis 3e zeigen schematisch in der Seitenansicht und teilweise geschnitten ein Fragment einer zweiten Ausführungsform des Systems 1 im montierten Zustand mit unterschiedlichen motorseitigen Verschraubungen 16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16f. Da nur die motorseitige Verschraubung betrachtet wird, ist das Getriebe 19 mitsamt dem zweiten Lagerungselement 3 nicht dargestellt.
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Im Unterschied zu den zuvor erörterten Ausführungsformen weist das erste Lagerungselement 2 eine Ausnehmung zur Aufnahme der Kurbelwelle 4 auf, die auf der dem Zylinderkopf 8 abgewandten Seite des Lagerungselementes 2 angeordnet ist. Ergänzt wird die Lagerung bzw. Ausnehmung – wie bereits zuvor beschrieben – durch einen Lagerdeckel 12, der von unten mittels motorseitiger Verschraubungen am ersten Lagerungselement 2 fixiert wird. Der Lagerdeckel 12 ist dabei ein selbstständiges Bauteil. Grundsätzlich können die von oben oder unten zu montierenden Lagerdeckel auch gruppenweise einteilig, insbesondere leiterahmenähnlich, ausgebildet werden. Das erste Lagerungselement 2 verfügt über mindestens eine weitere Ausnehmung zur Aufnahme der Kurbelwelle 4, die nicht dargestellt ist. Im übrigen wird bezug genommen auf 1. Für dieselben Bauteile wurden dieselben Bezugszeichen verwendet.
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Im folgenden werden fünf verschiedene motorseitige Verschraubungsvarianten beschrieben.
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3a zeigt schematisch in der Seitenansicht und teilweise geschnitten ein Fragment der zweiten Ausführungsform des Systems 1 im montierten Zustand mit einer ersten motorseitigen Verschraubungsvariante.
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Der Zylinderblock 9 der Brennkraftmaschine 18 ist zwischen dem Zylinderkopf 8 und dem System 1 d. h. dem ersten Lagerungselement 2 mittels zweier motorseitiger Verschraubungen 16a, 16b eingespannt, wobei die Schrauben 16a, 16b durch im Zylinderblock 9 angeordnete Durchgangslöcher hindurchführen. Dabei werden die Schrauben 16a, 16b von unten durch den Lagerdeckel 12 und das System 1 eingeführt und in Gewinde eingedreht, die im Zylinderkopf 8 vorgesehen sind. Die Vorteile dieser Verschraubungsvariante wurden bereits weiter oben aufgezählt.
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3b zeigt schematisch in der Seitenansicht und teilweise geschnitten die in 3a dargestellte Ausführungsform mit einer zweiten motorseitigen Verschraubungsvariante.
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Im Unterschied zu der in 3a dargestellten Ausführungsform werden die Schrauben 16a, 16b von oben durch den Zylinderkopf 8, durch im Zylinderblock 9 angeordnete Durchgangslöcher und durch im ersten Lagerungselement 2 angeordnete Durchgangslöcher eingeführt. Die Gewinde, in die die Schrauben 16a, 16b eingedreht werden, sind bei der in 3b dargestellten Ausführungsform im ersten Lagerdeckel 12 vorgesehen.
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3c zeigt schematisch in der Seitenansicht und teilweise geschnitten die in 3a dargestellte Ausführungsform mit einer dritten motorseitigen Verschraubungsvariante.
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Im Unterschied zu den in den 3a und 3b dargestellten Ausführungsformen werden vier Verschraubungen 16a, 16b, 16c, 16d vorgesehen. Mit den Schrauben 16c, 16d wird der Lagerdeckel 12 am ersten Lagerungselement 2 befestigt. Die Schrauben 16a, 16b werden von unten durch das erste Lagerungselement 2 eingeführt, durch im Zylinderblock 9 angeordnete Durchgangslöcher hindurchgeführt und in Gewinde eingedreht, die im Zylinderkopf 8 vorgesehen sind.
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3d zeigt schematisch in der Seitenansicht und teilweise geschnitten die in 3a dargestellte Ausführungsform mit einer vierten motorseitigen Verschraubungsvariante.
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Im Unterschied zu der in 3c dargestellten Ausführungsform werden die beiden Schrauben 16a, 16b von oben durch den Zylinderkopf 8 eingeführt, durch im Zylinderblock 9 angeordnete Durchgangslöcher hindurchgeführt und in Gewinden verschraubt, die im ersten Lagerungselement 2 vorgesehen sind.
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3e zeigt schematisch in der Seitenansicht und teilweise geschnitten die in 3a dargestellte Ausführungsform mit einer fünften motorseitigen Verschraubungsvariante.
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Im Unterschied zu der in 3d dargestellten Ausführungsform sind keine Durchgangslöcher im Zylinderblock 9 vorgesehen, so daß zwei zusätzliche Schrauben und damit insgesamt sechs Verschraubungen 16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16f vorzusehen sind. Mit den Schrauben 16a, 16b wird der Zylinderkopf 8 am Zylinderblock 9 befestigt. Die Schrauben 16c, 16d dienen der Befestigung des ersten Lagerungselementes 2 am Zylinderblock 9. Die beiden Verschraubungen 16e, 16f werden zur Fixierung des Lagerdeckels 12 verwendet.
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Die 4a bis 4c zeigen schematisch in der Seitenansicht und teilweise geschnitten ein Fragment einer dritten und vierten Ausführungsform des Systems 1 im montierten Zustand mit unterschiedlichen getriebeseitigen Verschraubungen 17a, 17b, 17c, 17d. Da nur die getriebeseitige Verschraubung betrachtet wird, ist die Brennkraftmaschine 18 mitsamt dem ersten Lagerungselement 2 nicht dargestellt.
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4a zeigt schematisch in der Seitenansicht und teilweise geschnitten ein Fragment einer dritten Ausführungsform des Systems 1 im montierten Zustand.
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Das zweite Lagerungselement 3 verfügt zur Aufnahme der beiden Getriebewellen 5,6 über zwei halbkreisförmig ausgebildete Ausnehmungen. Zur Aufnahme der ersten Getriebewelle 5 weist das zweite Lagerungselement 3 auf der der oberen Getriebegehäusehälfte 21 zugewandten Seite eine erste Ausnehmung auf. Diese Lagerung wird durch einen Lagerdeckel 13 ergänzt, der in der oberen Getriebegehäusehälfte 21 angeordnet ist. Der Lagerdeckel 13 ist ein selbstständiges Bauteil und wird mittels zweier getriebeseitiger Verschraubungen 17a, 17b am zweiten Lagerungselement 3 fixiert.
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Grundsätzlich können die von oben oder unten zu montierenden Lagerdeckel 13, 14 miteinander verbunden sein, insbesondere gruppenweise oder leiterahmenähnlich ausgebildet werden.
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Zur Aufnahme der zweiten Getriebewelle 6 weist das zweite Lagerungselement 3 auf der der oberen Getriebegehäusehälfte 21 abgewandten Seite eine zweite Ausnehmung auf. Diese Lagerung wird durch einen Lagerdeckel 14 vervollständigt, der ein selbstständiges Bauteil bildet und mittels zweier getriebeseitiger Verschraubungen 17c, 17d am zweiten Lagerungselement 3 fixiert wird.
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Die Ausnehmungen zur Aufnahme der Getriebewellen 5, 6 sind in der Art versetzt angeordnet, daß die erste Getriebewelle 5 näher an der Brennkraftmaschine positioniert ist als die zweite Getriebewelle 6. Das zweite Lagerungselement 3 dient der Aufnahme und Lagerung der beiden Getriebewellen 5, 6 und fungiert gleichzeitig auch als Abstandhalter, um die Getriebewellen 5, 6 auf Abstand zu halten. Durch die versetzte Anordnung der Getriebewellen 5, 6 kann der Abstand in einfacher Weise vergrößert werden, wobei eine Abstimmung bzw. Einstellung des Abstandes durch die Wahl eines entsprechenden Versatzes der Wellen 5, 6 erfolgen kann.
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4b zeigt schematisch in der Seitenansicht und teilweise geschnitten ein Fragment einer vierten Ausführungsform des Systems 1 im montierten Zustand.
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Im Unterschied zu der in 4a dargestellten Ausführungsform sind die Ausnehmungen zur Aufnahme der Getriebewellen 5, 6 in der Art versetzt angeordnet, daß die zweite Getriebewelle 6 näher an der Brennkraftmaschine positioniert ist als die erste Getriebewelle 5.
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4c zeigt schematisch in der Seitenansicht und teilweise geschnitten ein Fragment der in 1 dargestellten Ausführungsform des Systems 1 mit einer getriebeseitigen Verschraubungsvariante.
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Im Unterschied zu den in den 4a und 4b dargestellten Ausführungsformen sind die Ausnehmungen zur Aufnahme der Getriebewellen 5, 6 nicht versetzt angeordnet. Die beiden Lagerdeckel 13, 14 liegen sich – wie die beiden Getriebewellen 5, 6 – gegenüber und werden mittels zweier Verschraubungen 17a, 17b fixiert. Das zweite Lagerungselement 3 ist mit Durchgangslöchern zum Hindurchführen der Schrauben 17a, 17b ausgestattet. Die Schrauben 17a, 17b werden durch einen der beiden Lagerdeckel 13, 14 eingeführt, durch die im zweiten Lagerungselement 3 vorgesehenen Durchgangslöcher hindurchgeführt und im gegenüberliegenden Lagerdeckel 13, 14 verschraubt. Vorteilhaft an dieser Verschraubungsvariante ist insbesondere die geringe Anzahl an Schrauben 17a, 17b, die notwendig ist, um sämtliche getriebeseitigen Verschraubungen zu realisieren.
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Die 5a und 5b zeigen schematisch in der Seitenansicht und teilweise geschnitten ein Fragment einer fünften Ausführungsform des Systems 1 im montierten Zustand mit unterschiedlichen getriebeseitigen Verschraubungen 17a, 17b, 17c, 17d, 17e, 17f. Da nur die getriebeseitige Verschraubung betrachtet wird, ist die Brennkraftmaschine mitsamt dem ersten Lagerungselement 2 nicht dargestellt.
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Im Unterschied zu den zuvor beschriebenen Ausführungsformen verfügt das zweite Lagerungselement 3 über mehrere Ausnehmungen zur Aufnahme von insgesamt drei Getriebewellen 5, 6, 7, wobei zwei Getriebewellen 6, 7 auf der der oberen Getriebegehäusehälfte 21 abgewandten Seite angeordnet sind und eine erste Getriebewelle 5 gegenüberliegend auf der der oberen Getriebegehäusehälfte 21 zugewandten Seite gelagert wird.
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5a zeigt schematisch in der Seitenansicht und teilweise geschnitten ein Fragment einer fünften Ausführungsform des Systems im montierten Zustand.
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Die Lagerungen der drei Getriebewellen 5, 6, 7 werden jeweils mit einem Lagerdeckel 13, 14, 22 ergänzt, der jeweils mit zwei Schrauben 17a, 17b, 17c, 17d, 17e, 17f am zweiten Lagerungselement 3 befestigt wird.
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5b zeigt schematisch in der Seitenansicht und teilweise geschnitten die in 5a dargestellte Ausführungsform des Systems 1 mit einer getriebeseitigen Verschraubungsvariante, bei der die Lagerungen der beiden Getriebewellen 6, 7, die auf der der oberen Getriebegehäusehälfte 21 abgewandten Seite angeordnet sind, mit einem gemeinsamen Lagerdeckel 14 ergänzt werden.
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Im Bereich der ersten und zweiten Getriebewelle 5, 6 ist das zweite Lagerungselement 3 mit Durchgangsbohrungen ausgestattet, so daß die Schrauben 17a, 17b durch einen der beiden Lagerdeckel 13, 14 eingeführt, durch die Durchgangsbohrungen hindurchgeführt und im gegenüberliegenden Lagerdeckel 13, 14 verschraubt werden können. Eine weitere Schraube 17c ist im Bereich der dritten Getriebewelle 7 vorgesehen, um den unteren Lagerdeckel 14 abschließend zu fixieren.
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6a zeigt schematisch in der Seitenansicht und teilweise geschnitten die in 1 dargestellte Ausführungsform mit einer gemeinsamen Ölwanne 10, 11.
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Die nahe Anordnung von Getriebe 19 und Brennkraftmaschine 18, welche durch das erfindungsgemäße System 1 ermöglicht wird, gestattet es, die Antriebseinheit 20 mit einer gemeinsamen Ölwanne 10, 11 für das Getriebeöl und das Öl der Brennkraftmaschine 18 auszustatten, wodurch nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine 18 eine schnellere Erwärmung des Getriebeöls gewährleistet werden kann.
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Die gemeinsame Ölwanne 10, 11 stellt eine zusätzliche Verbindung von Getriebe 19 und Brennkraftmaschine 18 dar, was die Steifigkeit der Antriebseinheit 20 zusätzlich erhöht.
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6b zeigt schematisch in der Seitenansicht und teilweise geschnitten die in 1 dargestellte Ausführungsform mit einer gemeinsamen Ölwanne 10, 11 und getrennten Ölbecken 10a. 11a.
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Falls die Spezifikationen von Motoröl und Getriebeöl nicht übereinstimmen und eine Vermischung der Öle vermieden werden muß, sind zwei voneinander getrennte Ölbecken 10a, 11a erforderlich. Um dennoch die Vorteile einer gemeinsamen Ölwanne 10, 11 nutzen zu können – Erhöhung der Steifigkeit und schnellere Erwärmung des Getriebeöls – wird eine gemeinsame Ölwanne 10, 11 vorgesehen, die mittels einer Trennwand 23 in zwei Ölbecken 10a, 11a unterteilt ist.
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6c zeigt schematisch in der Seitenansicht und teilweise geschnitten die in 1 dargestellte Ausführungsform mit einer gemeinsamen Ölwanne 10, 11 und getrennten Ölbecken 10a, 11a.
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Im Unterschied zu der in 6b dargestellten Ausführungsform sind zur Verbesserung des Wärmeübergangs vom Motoröl auf das Getriebeöl Rippen 24 an der Trennwand 23 vorgesehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- System
- 2
- erstes Lagerungselement
- 3
- zweites Lagerungselement
- 4
- Kurbelwelle
- 5
- erste Getriebewelle
- 6
- zweite Getriebewelle
- 7
- dritte Getriebewelle
- 8
- Zylinderkopf
- 9
- Zylinderblock
- 10
- motorseitige Ölwanne, untere Kurbelgehäusehälfte
- 10a
- Ölbecken für Motoröl
- 11
- getriebeseitige Ölwanne, untere Getriebegehäusehälfte
- 11a
- Ölbecken für Getriebeöl
- 12
- Lagerdeckel
- 13
- Lagerdeckel
- 14
- Lagerdeckel
- 15
- Verbindung
- 16a
- motorseitige Verschraubung
- 16b
- motorseitige Verschraubung
- 16c
- motorseitige Verschraubung
- 16d
- motorseitige Verschraubung
- 16e
- motorseitige Verschraubung
- 16f
- motorseitige Verschraubung
- 17a
- getriebeseitige Verschraubung
- 17b
- getriebeseitige Verschraubung
- 17c
- getriebeseitige Verschraubung
- 17d
- getriebeseitige Verschraubung
- 17e
- getriebeseitige Verschraubung
- 17f
- getriebeseitige Verschraubung
- 18
- Brennkraftmaschine
- 19
- Getriebe
- 20
- Antriebseinheit
- 21
- obere Getriebegehäusehälfte
- 22
- Lagerdeckel
- 23
- Trennwand
- 24
- Rippen
