DE19630287A1 - Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Kurbelge­ häuse, in dem eine Kurbelwelle drehbar gelagert ist, an der zumin­ dest ein in einer Zylindereinheit bewegbarer Kolben angelenkt ist, wobei an zumindest einer seitlichen Außenwand der Brennkraft­ maschine zumindest eine Rippe angeordnet ist.

Eine derartige Brennkraftmaschine ist aus der DE-OS 41 37 534 be­ kannt. Die in diesem Dokument beschriebene Brennkraftmaschine weist ein Kurbelgehäuse auf, in dem eine Kurbelwelle drehbar ge­ lagert ist. Dieses Kurbelgehäuse durchdringen lange Zuganker, die sich auf der einen Seite an den die Kurbelwelle tragenden Haupt­ lagerbrücken abstützen, auf der anderen Seite an dem der Zylinder­ einheit nachfolgenden Zylinderkopf verspannt sind. An der Zylinder­ einheit ist außen ein Rippengitter zur Versteifung mittels Schrauben befestigt. Dabei soll das Rippengitter ggfs. zusätzliche Funktionen, wie die Aufnahme von Aggregaten, übernehmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, die akustisch weiter optimiert und auf eine hohe dynamische Steifigkeit ausgelegt ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Rippe als Versteifungs­ rippe ausgebildet ist, daß sich die Versteifungsrippe von einem zylin­ derkopfnahen Bereich der Außenwand bis zu einem kurbelwellen­ seitigen Bereich der Außenwand erstreckt und daß die Versteifungs­ rippe einstückig an die Außenwand angeformt ist. Diese direkte An­ formung der Versteifungsrippe an die Außenwand und der Verlauf vom Zylinderkopfbereich zu dem Kurbelwellenbereich bringt wesent­ liche Vorteile bei der akustischen Optimierung und trägt zu einer steifen Ausbildung der Brennkraftmaschine bei. Dabei liegt der An­ ordnung die Überlegung zugrunde, daß zwar schon das Kurbelge­ häuse in seinem die Kurbelwelle aufnehmenden Bereich durch innere Versteifungen verbindungssteif und somit recht günstig ausgebildet ist, was letztendlich auch für den Bereich einer Zylindereinheit ein­ schließlich des entsprechenden Zylinderkopfes gilt. Bei nach der Finite Elemente Methode durchgeführten Analysen hat sich aber - auch bei einer einstückigen Ausbildung des Kurbelgehäuses mit der Zylindereinheit - dieser Verbindungsbereich als Problemzone heraus­ gestellt, da hier im Grunde zwei für sich allein gesehen optimierte Be­ reiche zusammengesetzt sind. Mit anderen Worten ist im Rahmen der Erfindung ermittelt worden, daß eine Zylindereinheit sich insbeson­ dere an der Verbindungsstelle zu dem Kurbelgehäuse entlang der Kurbelwellenachse seitlich zu dieser - als entlang der Längsseiten­ wände der Brennkraftmaschine bei mehrzylindriger Ausführung - verformt. Diese Verformungen werden durch die erfindungsgemäße Ausbildung zumindest stark reduziert. Dabei bringen im Inneren der Brennkraftmaschine, also beispielsweise zwischen zwei Zylindern, angebrachte Versteifungsrippen nicht die Vorteile, die mit den außen angeordneten Versteifungsrippen erzielt werden.

In Weiterbildung der Erfindung läuft die Versteifungsrippe einerseits zu der zylinderkopfnahen Außenwand, andererseits zu der kurbel­ wellenseitigen Außenwand hin aus. Bei einer Brennkraftmaschine, die eine im wesentlichen sich von dem Kurbelgehäuse bis zum Zylinder­ kopfbereich gradlinig erstreckende Außenwand aufweist, ist dann die Versteifungsrippe angenähert bogenförmig auf der Außenwand ange­ ordnet. Bei den meisten Brennkraftmaschinen ist es aber so, daß sich das Kurbelgehäuse zumindest im Bereich der Trennfuge zu dem Öl­ wannenanschlußflansch hin erweitert, so daß bei einer gradlinigen Verbindung von diesem kurbelwellenseitigen Bereich hin zu dem zylindernahen Bereich der Brennkraftmaschine schon eine aus­ reichend versteifende Versteifungsrippe angesetzt werden kann. Hierdurch wird das Äußere der Brennkraftmaschine nicht oder nur unwesentlich negativ beeinflußt.

In Weiterbildung der Erfindung weist das Kurbelgehäuse im Bereich seitlich neben der Kurbelwelle zumindest eine einseitige Ausbuchtung zur Aufnahme einer Welle, insbesondere einer Ausgleichswelle auf, wobei die Versteifungsrippe von der Ausbuchung gradlinig zu der zy­ linderkopfnahen Außenwand hin verläuft. Bei einer derartigen Brenn­ kraftmaschine fällt der erreichte Vorteil besonders deutlich aus, da durch die Ausgleichswelle das Kurbelgehäuse bezogen zu den Zylin­ dern relativ breit baut und durch die Versteifungsrippe somit ein ins­ gesamt sehr steifes Gebilde erzielt wird.

In Weiterbildung der Erfindung weist das Kurbelgehäuse einseitig im zylinderkopfnahen Bereich zumindest eine Gehäuseerweiterung zur Aufnahme eines Einspritzpumpenelementes auf, wobei die Verstei­ fungsrippe dann von der Gehäuseerweiterung zu der kurbelwellen­ seitigen Außenwand hin gradlinig verläuft. Hierbei ist es in Weiterbil­ dung so, daß diese Gehäuseerweiterung auf der gegenüberliegenden Längsseite zu der Ausbuchtung angeordnet ist. Dadurch sind dann auf beiden Längsseiten der Brennkraftmaschine vorgegeben durch die vorhandene Ausgestaltung der Brennkraftmaschine. Die Verstei­ fungsrippen sind dabei ohne wesentlichen zusätzlichen Platzbedarf anformbar, wobei das Kurbelgehäuse hierdurch insgesamt erheblich akustisch optimiert und steifer ausgelegt ist. Dabei ist es so, daß es bei beispielsweise einer vierzylindrigen Brennkraftmaschine durchaus ausreichend sein kann, auf jeder Seite zwei entsprechende Verstei­ fungsrippen anzuordnen, die vorteilhaft über die Länge der Brenn­ kraftmaschine verteilt angeordnet werden. Dabei kann es ggfs. als Ergänzung sinnvoll sein, auf der schwungradseitigen Seite den Be­ festigungsflansch, beispielsweise für ein SAE-Gehäuse in Form einer Versteifungsrippe bis zu einem zylinderkopfnahen Bereich hochzu­ ziehen. Umgekehrt kann dies bei einer auf der gegenüberliegenden Endseite der Brennkraftmaschine anzuordnenden Befestigung für beispielweise ein Gehäuse ebenfalls vorgesehen werden.

In Weiterbildung der Erfindung ist zusätzlich zu der Versteifungsrippe zumindest eine Querrippe einstückig an eine seitliche Außenwand des Kurbelgehäuses angeformt. Dabei ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Querrippe insbesondere im Bereich größter Höhe der Versteifungsrippe angeordnet. Dadurch wird die Brennkraftma­ schine zusätzlich auch in dieser Richtung weiter versteift. Dabei er­ streckt sich diese Querrippe über die gesamte Länge der Brennkraft­ maschine. Sie wird vorteilhaft zumindest an den Träger für das zuvor erwähnte SAE-Gehäuse angebunden. Diese Querrippe braucht bei der Ausbildung der Brennkraftmaschine mit der Ausbuchtung auf die­ ser Seite nicht angebracht zu werden, da diese Seite durch das aus­ kragende Kurbelgehäuse schon genügend steif ist. Dagegen ist es auf der gegenüberliegenden Seite mit der Gehäuseerweiterung sinn­ voll und vorgesehen, eine oder sogar zwei solche Querrippen anzu­ ordnen.

Insgesamt lassen sich durch diese Maßnahmen Verbesserungen er­ zielen, die das Motorgesamtgeräusch um mindestens ein dB (A) reduzieren. Dabei ist es umgekehrt so, daß diese Ausbildung schon in der ersten Verwirklichungsphase nur ein maximales Mehrgewicht von 5% gegenüber einer herkömmlichen Brennkraftmaschine aus­ macht. Diese maximal 5% Mehrgewicht lassen sich aber durch nun­ mehr mögliche Gewichtseinsparungen in anderen Bereichen des Kur­ belgehäuse voll wieder ausgleichen.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbe­ schreibung zu entnehmen, in der ein in den Figuren dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben ist.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht in Richtung auf die Längs­ seite der Brennkraftmaschine, auf der eine Ausgleichs­ welle angeordnet ist und

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht in Richtung der gegenüber­ liegenden Längsseite.

Fig. 1 zeigt ein Kurbelgehäuse 1 einer Brennkraftmaschine, das im vorliegenden Fall für eine Vierzylinder-Brennkraftmaschine ausgelegt ist. Bei beiden Figuren ist zu beachten, daß das Kurbelgehäuse in der Finite-Elemente-Methode dargestellt ist und daher neben den Außen­ konturen rechnerisch dargestellte Streben erkennbar sind. Das Kur­ belgehäuse 1 ist in seinem kurbelwelligen Bereich 2 zur Befestigung einer Ölwanne ausgebildet, während auf der Deckplatte im zylinder­ kopfnahen Bereich 3 ein Zylinderkopf befestigbar ist.

Im kurbelwelligen Bereich 2 des Kurbelgehäuses 1 sind Hauptlager­ stühle 4 angeformt, die zusammen mit Hauptlagerbrücken 5 eine Öff­ nung 6 zur Aufnahme einer Kurbelwelle bilden. Auf der linken Seite des Kurbelgehäuses 1 ist weiterhin eine durchgehende Bohrung 7 zur Aufnahme einer Nockenwelle angeordnet. Diese Nockenwelle trägt Nocken zur Gaswechselventilbetätigung und Einspritznocken zur Be­ tätigung von Einzelpumpelementen, die ebenfalls auf der Deckplatte des Kurbelgehäuses 1 befestigbar sind. Mit der Kurbelwelle über Pleuel verbundene Kolben gleiten in Zylinderbuchsen 8a, 8b, 8c und 8d.

Das Kurbelgehäuse 1 weist auf der rechten Seite eine Ausbuchtung 9 im Bereich seitlich neben der Kurbelwelle auf, wobei in der Ausbuch­ tung 9 eine Lagergasse 10 zur Aufnahme einer Ausgleichswelle an­ geordnet ist. Von der Ausbuchtung 9 verlaufen Versteifungsrippen 11a, 11b, 11c zu der zylinderkopfnahen Außenwand 12a des Kurbel­ gehäuses 1.

In Fig. 2 ist ergänzend auf der gegenüberliegenden Außenwand 12b dargestellt, daß das Kurbelgehäuse im zylinderkopfnahen Bereich eine durchgehende Gehäuseerweiterung 13 aufweist, in der die zuvor genannten Einspritzpumpenelemente eingesetzt werden. Von dieser Gehäuseerweiterung 13 verlaufen gradlinige Versteifungsrippen 11d, 11e zu der kurbelwellenseitigen Außenwand 12b des Kurbelgehäuses 1. Die Versteifungsrippen 11a bis 11d dienen zur Versteifung des Kurbelgehäuses gegenüber Schwingungsbewegungen um die Kur­ belwellenlängsachse. Daneben sind in Fig. 2 noch Querrippen 14a, 14b vorgesehen, die parallel zu der Kurbelwellenachse entlang der gesamten Seitenlänge der Brennkraftmaschine verlaufen. Diese Querrippen 14a, 14b schneiden die Versteifungsrippen 11d, 11e und weisen zumindest angenähert die gleiche Höhe wie diese auf.

Claims (9)

1. Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, in dem eine Kur­ belwelle drehbar gelagert ist, an der zumindest ein in einer Zylinder­ einheit bewegbarer Kolben angelenkt ist, wobei an zumindest einer seitlichen Außenwand der Brennkraftmaschine zumindest eine Rippe angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippe als Versteifungsrippe (11a, 11b, 11c, 11d, 11e) ausgebildet ist, daß sich die Versteifungsrippe (11a, 11b, 11c, 11d, 11e) von einem zylinderkopfnahen Bereich (3) der Außenwand (12a, 12b) bis zu einem kurbelwellenseitigen Bereich (2) der Außenwand (12a, 12b) erstreckt und daß die Versteifungs­ rippe (11a, 11b, 11c, 11d, 11e) einstückig an die Außenwand (12a, 12b) angeformt ist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungsrippe (11a, 11b, 11c, 11d, 11e) zu der zylinderkopfnahen Außenwand (12a, 12b) hin aus­ läuft.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungsrippe (11a, 11b, 11c, 11d, 11e) zu der kurbelwellenseitigen Außenwand (12a, 12b) hin ausläuft.

4. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kurbelgehäuse (12a, 12b) im Be­ reich seitlich neben der Kurbelwelle zumindest eine einseitige Aus­ buchtung (9) zur Aufnahme einer Welle, insbesondere einer Aus­ gleichswelle aufweist, und daß die Versteifungsrippe (11a, 11b, 11c, 11d, 11e) von der Ausbuchtung (9) gradlinig zu der zylinderkopfnahen Außenwand (12a, 12b) hin verläuft.

5. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kurbelgehäuse (1) einseitig im zylinderkopfnahen Bereich (3) zumindest eine Gehäuseerweiterung (13) zur Aufnahme eines Einspritzpumpenelementes aufweist und daß die Versteifungsrippe (11a, 11b, 11c, 11d, 11e) von der Ge­ häuseerweiterung (13) zu der kurbelwellenseitigen Außenwand (12a, 12b) insbesondere gradlinig verläuft.

6. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuseerweiterung (13) auf der gegenüberliegenden Längsseite zu der Ausbuchtung (9) angeordnet ist.

7. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu der Versteifungsrippe (11a, 11b, 11c, 11d, 11e) zumindest eine Querrippe (14a, 14b) ein­ stückig an eine seitliche Außenwand (12a, 12b) des Kurbelgehäuses (1) angeformt ist.

8. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Querrippe (14a, 14b) im Bereich größter Höhe der Versteifungsrippe (11a, 11b, 11c, 11d, 11e) ange­ ordnet ist.

9. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Querrippe (14a, 14b) sich über die gesamte Länge der Brennkraftmaschine erstreckt.