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Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung zur schwingungsdämpfenden Lagerung eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor und einer Mehrzahl von Lagerelementen, wobei der Verbrennungsmotor ein Kurbelgehäuse und zumindest einen Zylinderkopf aufweist.
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In verbrennungsmotorisch betriebenen Fahrzeugen wird der Verbrennungsmotor über elastische Lagerelemente im Fahrzeug gelagert, um eine Weiterleitung der beim Betrieb des Verbrennungsmotors erzeugten Schwingungen und Erschütterungen auf die Karosserie des Fahrzeugs abzudämpfen oder gänzlich zu verhindern. Dies geschieht, um eine möglichst komfortable Situation für die Fahrzeuginsassen zu erzeugen.
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Die vom Verbrennungsmotor erzeugten Schwingungen und Erschütterungen nehmen eine Größenordnung ein, welche es notwendig macht, die Lagerung des Verbrennungsmotors an tragenden Strukturen der Karosserie vorzusehen, die eine geeignete Steifigkeit aufweisen und die eingeleiteten Kräfte schadfrei aufnehmen können.
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Im Stand der Technik sind vielfältige Lösungen bekannt, die eine Lagerung des Verbrennungsmotors und/oder des Getriebes im Fahrzeug betreffen. Regelmäßig sind zur Lagerung des Verbrennungsmotors extra zu diesem Zweck ausgebildete Aggregateträger vorgesehen, welche eine ausreichend hohe Steifigkeit aufweisen.
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Die Verbrennungsmotoren sind in den bekannten Lösungen oftmals im Bereich des Kurbelgehäuses mit Lagerungen an die Karosserie angebunden. Das Kurbelgehäuse liegt dabei in Einbaulage im Fahrzeug relativ zum restlichen Verbrennungsmotor unten, wodurch eine „stehende“ Lagerung des Verbrennungsmotors erreicht wird. Hierbei steht der Verbrennungsmotor auf den Lagerungen, welche an die tragenden Strukturen der Karosserie angebunden sind.
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Nachteilig an den Lösungen im Stand der Technik ist insbesondere, dass zur Realisierung einer solchen „stehenden“ Lagerung im unteren Bereich des Verbrennungsmotors eine geeignete tragende Struktur an der Karosserie vorhanden sein muss.
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Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Lageranordnung für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, für welche keine tragende Struktur im unteren Bereich des Verbrennungsmotors vorhanden sein muss.
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Die Aufgabe zu der Lageranordnung wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Lageranordnung zur schwingungsdämpfenden Lagerung eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor und einer Mehrzahl von Lagerelementen, wobei der Verbrennungsmotor ein Kurbelgehäuse und zumindest einen Zylinderkopf aufweist, wobei der Verbrennungsmotor über zumindest ein Lagerelement im Bereich des Zylinderkopfes gegenüber einer tragenden Struktur des Kraftfahrzeuges gelagert ist.
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Es ist besonders vorteilhaft ein Lagerelement im Bereich des Zylinderkopfes anzubinden, wenn im Bereich des Kurbelgehäuses und/oder der Ölwanne keine geeignete tragende Struktur im Fahrzeug vorhanden ist oder der zur Verfügung stehende Bauraum dort nicht ausreicht. Eine tragende Struktur des Fahrzeugs kann dabei insbesondere durch ein Karosserieteil gebildet sein, welches ausreichend stark dimensioniert ist, um die am Verbrennungsmotor entstehenden Kräfte aufnehmen zu können.
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Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Zylinderkopf mit dem Kurbelgehäuse verbunden ist und durch eine Zylinderkopfhaube abgeschlossen ist, wobei zumindest ein Lagerelement an die Zylinderkopfhaube angebunden ist.
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Eine Zylinderkopfhaube oder ein Zylinderkopfdeckel dient dem fluiddichten Verschließen des Zylinderkopfes. Die Zylinderkopfhaube bildet dabei vorteilhafterweise den Abschluss des Zylinderkopfes nach oben hin. Das Anbinden eines Lagerelementes an die Zylinderkopfhaube ist daher dann besonders vorteilhaft, wenn eine Lagerung gegenüber tragenden Strukturen stattfinden soll, welche oberhalb des Verbrennungsmotors angeordnet sind. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die tragenden Strukturen im Bereich der Zylinderkopfhaube angeordnet sind.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn der Verbrennungsmotor zwei Zylinderköpfe mit jeweils einer Zylinderkopfhaube aufweist, welche in einer V-förmigen Ausrichtung zueinander angeordnet sind, wobei an jedem der Zylinderköpfe oder der Zylinderkopfhauben jeweils zumindest ein Lagerelement angebunden ist.
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Ein V-förmiger Verbrennungsmotor mit zwei Zylinderbänken, die in einem vorgebbaren Winkel zueinander angeordnet sind, ist je nach Kraftfahrzeugtyp besonders vorteilhaft. Ein V-förmiger Verbrennungsmotor kann dabei besonders vorteilhaft durch eine doppelte Lagerung gelagert werden. Dies wird durch die Anbindung jedes Zylinderkopfes oder jeder Zylinderkopfhaube über jeweils ein Lagerelement erreicht.
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Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn zumindest ein Lagerelement über ein Zwischenelement mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist.
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Um einen räumlichen Versatz zwischen der Zylinderkopfhaube und einer tragenden Struktur zu überbrücken, ist es besonders vorteilhaft, wenn ein Zwischenelement eingesetzt wird. Das Zwischenelement ist dabei vorteilhafterweise derart ausgeformt, dass eine Anbindung an ein Lagerelement und an die Zylinderkopfhaube bzw. den Zylinderkopf möglich ist.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn das Zwischenelement mit dem Verbrennungsmotor verschraubt und/oder verschweißt und/oder vergossen ist.
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Eine Verschraubung ist insbesondere vorteilhaft, um eine wieder lösbare Verbindung zu erzeugen. Schweißen und Gießen sind besonders vorteilhaft, um eine dauerhafte nicht lösbare Verbindung zu erzeugen.
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Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn der Verbrennungsmotor mit einem Getriebe verbunden ist, wobei das Getriebe über ein Lagerelement gegenüber einer tragenden Struktur des Kraftfahrzeugs gelagert ist.
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Der Verbund aus Getriebe und Verbrennungsmotor ist besonders vorteilhaft über eine Mehrpunktlagerung, wie beispielsweise eine 3-Punkt-Lagerung, gegenüber den tragenden Strukturen der Karosserie gelagert. Eine solche Lagerung ergibt eine optimale Kräfteaufnahme und gleichzeitig eine sehr stabile Lagerung, die den Verbund aus Verbrennungsmotor und Getriebe besonders vorteilhaft von der Fahrzeugkarosserie entkoppelt.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindung zumindest eines Lagerelementes an eine tragende Struktur des Kraftfahrzeuges in Verlängerung einer Ebenen liegt, welche durch die Mittelachsen von zumindest zwei in einem gemeinsamen Zylinderkopf angeordneten Zylindern verläuft.
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Eine solche Anordnung des Lagerelementes ist besonders vorteilhaft, da die Wirkrichtung eines Großteils der im Verbrennungsmotor entstehenden Kräfte entlang der Mittelachse der Zylinder verläuft. Die Kraftaufnahme über die Lagerelemente ist daher besonders voreilhaft in einer direkten geradlinigen Verlängerung angeordnet. Auf diese Weise kann das Entstehen von ungewollten Kippmomenten verhindert werden und weiterhin eine vorteilhafte Entkopplung des Verbrennungsmotors erzeugt werden.
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Auch ist es zu bevorzugen, wenn die Lagerelemente und/oder die Zwischenelemente an dem Endbereich des Verbrennungsmotors angeordnet sind, welcher dem Endbereich, an welchen das Getriebe anbindbar ist, gegenüberliegt.
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Über eine Anordnung der Zwischenelemente und damit auch der Lagerelemente an einem Endbereich des Verbrennungsmotors, welcher dem Endbereich, an welchen das Getriebe anbindbar ist, im Wesentlichen gegenüberliegt, kann eine vorteilhafte 3-Punkt-Lagerung erzeugt werden, die den Verbund aus Verbrennungsmotor und Getriebe optimal von der Fahrzeugkarosserie entkoppelt.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Verbrennungsmotor in Richtung des Gravitationsfeldes durch zumindest ein Lagerelement an einer tragenden Struktur des Kraftfahrzeuges gelagert ist, wobei der Anbindungspunkt des Lagerelementes an die tragende Struktur oberhalb des Verbrennungsmotors angeordnet ist.
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Eine Anordnung der Anbindungspunkte der Lagerelemente an einer tragenden Struktur, welche im Gravitationsfeld oberhalb des Verbrennungsmotors liegt, ist besonders vorteilhaft, um eine hängende Lagerung zu erreichen. Diese hängende Lagerung ist besonders vorteilhaft, um in einem Fahrzeug, in welchem kein ausreichender Bauraum unterhalb des Verbrennungsmotors zur Verfügung steht, eine ausreichende Lagerung des Verbrennungsmotors zu gewährleisten. Weiterhin ist die hängende Lagerung insbesondere vorteilhaft, da sie eine stärkere Entkopplung des Verbundes aus Verbrennungsmotor und Getriebe ermöglicht, als herkömmliche Lagerkonzepte.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeughinterbaus mit einem an einen Verbrennungsmotor angebundenen Getriebe, wobei das Getriebe mit dem Verbrennungsmotor über eine 3-Punkt-Lagerung an tragenden Strukturen der Karosserie gelagert ist, und
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2 eine Ansicht des Fahrzeughinterbaus gemäß 1, wobei die Kurbelwelle entlang einer Flächennormalen auf der Zeichnungsebene verläuft.
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Die 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeughinterbaus, wobei im Fahrzeughinterbau ein Verbrennungsmotor 1 in einer Fahrzeugrahmenstruktur 11 angeordnet ist.
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Der Verbrennungsmotor 1 weist im Wesentlichen ein Kurbelgehäuse 2 auf sowie zwei Zylinderköpfe 3, welche an das Kurbelgehäuse 2 angebunden sind. Weiterhin sind die Zylinderköpfe 3 von jeweils einer Zylinderkopfhauben 4 nach oben hin abgeschlossen. Der Verbrennungsmotor 1 ist in einer V-förmigen Bauweise ausgeführt und weist zwei unabhängige Zylinderbänke auf, welche in einem Winkel von ungefähr 90° zueinander vom Kurbelgehäuse 2 abragen. In jeder der Zylinderbänke ist eine Mehrzahl von Zylindern nebeneinander angeordnet.
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Der Verbrennungsmotor 1 ist in dem Ausführungsbeispiel der 1 über eine sogenannte 3-Punkt-Lagerung an die Fahrzeugrahmenstruktur 11 des Kraftfahrzeugs angebunden. Der Verbrennungsmotor 1 ist hierzu mit einem Getriebe 9 verbunden, welches an einer Lagerstelle 8 über ein elastisches und schwingungsdämpfendes Lager an eine tragende Struktur 7 des Kraftfahrzeugs angebunden ist. Weiterhin ist der Verbrennungsmotor 1 über zwei Lagerelemente 6, welche jeweils an einer tragenden Struktur 7 des Kraftfahrzeugs angebunden sind gelagert. Der Verbrennungsmotor 1 ist dabei über Zwischenelemente 5, welche zum einen an dem Lagerelement 6 angebunden sind und weiterhin an den jeweiligen Zylinderkopfhaube 4 angebunden sind, in der Fahrzeugrahmenstruktur 11 des Kraftfahrzeugs, welche die tragende Struktur 7 bildet, gelagert.
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Die Fahrzeugrahmenstruktur 11 ist dabei vorzugsweise aus verschiedenen trägerartigen Elementen gebildet, welche insgesamt die Aggregate des Kraftfahrzeugs aufnehmen und Teil der Karosserie des Kraftfahrzeugs sind.
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Jede der Zylinderkopfhauben 4 ist über ein Zwischenelement 5 mit einem Lagerelement 6 verbunden. Das Lagerelement 6 ist hierzu beispielsweise über eine Verschraubung an einer Außenfläche der Zylinderkopfhaube 4 angebunden. Weiterhin ist das Zwischenelement 5 an dem Lagerelement 6 angebunden. Die Lagerelemente 6 sind durch zylinderförmige elastische Elemente gebildet, welche eine Entkopplung von Schwingungen und Erschütterungen zwischen einem Schwingungserreger, wie dem Verbrennungsmotor 1, und einer Struktur, wie der Fahrzeugrahmenstruktur 11, erzeugen soll.
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Zur Anbindung des Lagerelementes 6 weist das Zwischenelement 5 in seinem von dem Verbrennungsmotor 1 abgewandten Bereich eine kreisrunde Aussparung auf, in welche das Lagerelement 6 eingesetzt werden kann. Über einen Entkopplungskörper im Lagerelement 6 ist das Zwischenelement 5 von der tragenden Struktur 7, an welche das Lagerelement 6 angebunden ist, entkoppelt.
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Das Zwischenelement 5 kann beispielsweise ein Gussteil oder ein Schmiedeteil sein. In alternativen Ausführungsformen ist auch die Ausführung in einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff oder einem anderen Material vorsehbar.
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Die 1 zeigt eine Anbindung der Zwischenelemente 5 über zwei Schraubelemente an der jeweiligen Zylinderkopfhaube 4. Die Zwischenelemente 5 sind dabei an einem Endbereich des Verbrennungsmotors 1 an die Zylinderkopfhauben 4 angebunden, welcher dem Endbereich des Verbrennungsmotors 1, an den das Getriebe 9 angebunden ist, gegenüber liegt.
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In Einbaulage im Kraftfahrzeug sind die Zwischenelemente 5 an dem nach vorne zum Cockpit des Fahrzeugs gerichteten Endbereich des Verbrennungsmotors 1 angeordnet. Das Lagerelement 8, welches das Getriebe 9 gegenüber der Fahrzeugrahmenstruktur 11 lagert, ist hingegen an den dem Cockpit bzw. der Fahrzeugvorderseite abgewandten hinteren Bereich des Kraftfahrzeugs angeordnet.
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In einer alternativen Ausführungsform kann die Anbindung der Zwischenelemente 5 an die Zylinderkopfhauben 4 auch an einer anderen Stelle der Zylinderkopfhaube 4 erfolgen. Die optimale Anbindungsstelle ist maßgeblich durch die den Verbrennungsmotor 1 umgebende Fahrzeugrahmenstruktur 11 bestimmt sowie die schwingungstechnisch optimale Krafteinleitungsstelle zwischen dem Verbrennungsmotor 1 und der Fahrzeugrahmenstruktur 11.
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Die beiden Zwischenelemente 5 verlaufen im Wesentlichen in einer geradlinigen Verlängerung einer Ebene, welche durch die Mittelachsen der Zylinder einer Zylinderbank verläuft. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da ein Großteil der im Verbrennungsmotor 1 auftretenden Kräfte entlang der Mittelachsen der einzelnen Zylinder entstehen. Durch eine Anordnung der Lagerelemente in einer geradlinigen Verlängerung der Mittelachsen, kann eine optimale Kraftableitung gewährleistet werden.
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In einer alternativen Ausführungsform zu der in 1 gezeigten Darstellung kann der Verbrennungsmotor 1 auch eine abweichende Bauform aufweisen, welche keine V-förmige Aufteilung der Zylinderbänke vorsieht. Das Konzept einer Lagerung über ein Zwischenelement oder eine direkte Anbindung eines Lagerelementes an die oben liegende Zylinderkopfhaube bzw. den Zylinderkopf kann auch in einer solchen alternativen Ausführung vorgesehen werden.
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In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann der Verbrennungsmotor 1, wie er in 1 gezeigt ist, auch direkt ohne das Vorsehen von Zwischenelementen 5 an ein Lagerelement 6 angebunden werden.
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Die 2 zeigt eine weitere Ansicht des Fahrzeughinterbaus, wie er in 1 bereits gezeigt ist. Der Betrachter blickt aus Richtung des Cockpits auf den dem Cockpit zugewandten Endbereich des Verbrennungsmotors 1, an welchem auch die Zwischenelemente 5 angeordnet sind. Die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 1 verläuft als Flächennormale zur Zeichnungsebene.
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Wie in 2 zu erkennen ist, ist der Verbrennungsmotor 1 über die oberhalb des Kurbelgehäuses 2 angeordneten Zylinderkopfhauben 4 an tragenden Strukturen 7 angeordnet, welche in Richtung des Gravitationsfeldes oberhalb des gesamten Verbrennungsmotors 1 angeordnet sind. Der Verbrennungsmotor 1 ist somit über die Zwischenelemente 5, welche zwischen den Zylinderkopfhauben 4 und dem Lagerelementen 6 angeordnet sind, in einer hängenden Lagerung gelagert.
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Die Fahrzeugrahmenstruktur 11 bildet in der 2 einen ungefähr rechteckigen Rahmen aus, wobei die Zwischenelemente 5 bzw. die Lagerelemente 6 jeweils an den oberen linken bzw. rechten Eckbereichen der Fahrzeugrahmenstruktur 11, welche als tragende Struktur 7 fungiert, angebunden sind.
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Die Lagerelemente 6 sind jeweils an den Anbindungspunkten 12 an den tragenden Strukturen 7 angebunden. Die Zwischenelemente 5 sind über Befestigungspunkte 10 an einer Außenfläche der jeweiligen Zylinderkopfhaube 4 angebunden.
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Das in den 1 und 2 gezeigte Ausführungsbeispiel ist lediglich beispielhaft und dient zur Verdeutlichung des Erfindungsgedankens. Insbesondere der verwendete Verbrennungsmotor sowie die Anbindungspunkte der Lagerelemente entlang der Zylinderkopfhauben bzw. des Zylinderkopfs können in alternativen Ausführungsformen abweichend ausgestaltet werden. Abhängig von der Anzahl der Zylinderbänke des Verbrennungsmotors kann auch eine mehrfache Lagerung zwischen der Fahrzeugrahmenstruktur und einem Zylinderkopf bzw. einer Zylinderkopfhaube vorgesehen sein. Das Ausführungsbeispiel der 1 und 2 besitzt keinen beschränkenden Charakter.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verbrennungsmotor
- 2
- Kurbelgehäuse
- 3
- Zylinderkopf
- 4
- Zylinderkopfhaube
- 5
- Zwischenelement
- 6
- Lagerelement
- 7
- tragende Struktur
- 8
- Getriebelagerung
- 9
- Getriebe
- 10
- Anbindungspunkt Zylinderkopfhaube
- 11
- Fahrzeugrahmenstruktur
- 12
- Anbindungspunkt tragende Struktur
