DE19925096C2 - Kurbelgehäuse für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kurbelgehäuse für eine Brennkraftmaschine, mit Hauptlagerstühle umfassenden Hauptlagerwänden und schürzenartig verlängerten Seitenwänden, an welchen ein strukturversteifender Bauteil lösbar befestigt ist, wobei jeder Hauptlagerstuhl seitlich ge­ genüber den Innenflächen der Seitenwände zumindest teilweise durch eine Ausnehmung frei­ gestellt ist, deren Tiefe größer ist, als der dritte Teil des Kurbelwellenradius.

Aus der AT 398 608 B ist ein Kurbelgehäuse der eingangs genannten Art bekannt, bei wel­ chem die Hauptlagerstühle durch entlang den Rippen des Kurbelgehäuses verlaufende Aus­ nehmungen teilweise freigestellt sind, so daß eine Weiterleitung von Deformationen und der Gas- und Massenkräften an die Seitenwände des Kurbelgehäuses unterbunden wird. Über die Tiefe der Ausnehmungen werden zwar keine konkreten Angaben gemacht. Gemäß den Abbil­ dungen liegt die Tiefe der Ausnehmungen im Bereich des halben Kurbelwellenradius.

Weiters ist aus der AT 0 002 109 U ein Kurbelgehäuse bekannt, welches im Bereich der Hauptlagerebene Versteifungsrippen aufweist. Die Lagerbügel der Kurbelwellenlager sind gegenüber den Seitenwänden der Kurbelgehäuseschürze freigestellt.

Mit den genannten Maßnahmen soll erreicht werden, daß Schwingungen infolge der Verbren­ nungsvorgänge und der oszillierenden und rotierenden Massen nicht ungedämpft im Kurbel­ gehäuse weitergeleitet werden.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Schallabstrahlung und Schwingungsübertragung bei einem Kurbelgehäuse weiter zu vermindern.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Tiefe der Ausnehmung größer ist als der Kurbelwellenradius.

Es hat sich überraschender Weise gezeigt, daß die Schwingungsweiter­ leitung in die Kurbelgehäuseschürze und die Schallabstrahlung entscheidend vermindert wer­ den kann, wenn die Tiefe der Ausnehmung in einem Bereich zwischen 1 bis 3 mal dem Kur­ belwellenradius liegt und vorzugsweise etwa 1,5 mal den Kurbelwellenradius beträgt. Beson­ ders günstig ist es dabei, wenn die Tiefe der Ausnehmungen etwa der Tiefe der Lagerschrau­ benbohrungen entspricht.

Eine gußtechnisch einfach zu realisierende Lösung ergibt sich, wenn die die Ausnehmung definierende Innenfläche der Seitenwand und die entsprechende Seitenfläche des Hauptlager­ stuhles im wesentlichen parallel zueinander ausgebildet sind. Durch diese Maßnahme wird gleichzeitig erreicht, daß die Weiterleitung von Schall auf ein Mindestmaß beschränkt wird.

Eine hohe Struktursteifigkeit des Kurbelgehäuses kann erreicht werden, wenn die Innenfläche der Seitenwand im Bereich der tiefsten Stelle der Ausnehmung einen größeren Abstand zu einer die Kurbelwellenachse und eine Zylinderachse aufgespannten Längsmittelebene auf­ weist, als im Bereich einer Anschlußfläche für den struktursteifen Bauteil, wobei vorzugswei­ se der Abstand zur Motorlängsmittelebene sich zwischen der tiefsten Stelle der Ausnehmung und der Anschlußfläche stetig, besonders vorzugsweise linear, verringert. Dabei ist vorzugs­ weise vorgesehen, daß die Innenfläche der Seitenwand im Bereich der Hauptlagerebene unter einem Winkel zwischen etwa 1° und 10°, vorzugsweise zwischen 1° und 5°, besonders vor­ zugsweise zwischen 2° und 4° geneigt ist.

Um zu verhindern, daß mit der großen Tiefe der Ausnehmungen zu große Spannungen im Bereich der tiefsten Stelle der Ausnehmungen auftreten, welche zu Brüchen des Lagerstuhles führen können, muß diesem Bereich besonders hohe Aufmerksamkeit gewidmet werden. Spannungsspitzen lassen sich wirksam vermeiden, wenn die Ausnehmung im Bereich ihrer tiefsten Stelle eine gekrümmte Profillinie aufweist, deren Krümmung von der Seitenfläche des Hauptlagerstuhles zur Innenfläche der Seitenwand hin stetig zunimmt.

In einer fertigungstechnisch einfachen Herstellungsvariante ist vorgesehen, daß sich die Pro­ fillinie der Ausnehmung im Bereich der tiefsten Stelle aus zumindest zwei Kreisbögen mit unterschiedlichen Radien zusammensetzt, wobei der an die Innenfläche anschließende Kreis­ bogen den geringsten Radius aufweist.

Die besten Ergebnisse im Hinblick auf ein hohes Maß an Schall- und Schwingungsdämpfung kann erreicht werden, wenn weitere konstruktive Maßnahmen zur Schalldämpfung des Kur­ belgehäuses vorgesehen sind. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, daß die Seitenwände im Bereich der Hauptlagerebene im wesentlichen in Richtung Zylinderachse angeordnete Rippen aufweisen.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante ist dabei vorgesehen, daß zumindest eine der Rippen als Hohlprofil ausgebildet ist und vorzugsweise einen Ölkanal für den Ölrücklauf in eine Ölwanne bildet. Durch die Hohlprofile wird einerseits die Steifigkeit des Kurbelgehäu­ ses erhöht und Gewicht eingespart, andererseits kann der Innenraum der Hohlprofile als Strö­ mungskanäle genutzt werden.

An das Kurbelgehäuse kann direkt eine steife Ölwanne angeflanscht sein. Ein besonders ho­ hes Maß an Strukturversteifung kann erzielt werden, wenn der strukturversteifende Bauteil ein Leiterrahmen ist, in welchen vorzugsweise zumindest ein Ölpumpengehäuseteil und/oder Öl­ rücklaufkanäle integriert sind.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 das erfindungsgemäße Kurbelgehäuse in einem Schnitt durch eine Hauptla­ gerebene in einer Schrägansicht von unten,

Fig. 2 das Kurbelgehäuse in einem Schnitt durch einen Zylinder in einer Schrägansicht von unten,

Fig. 3 das Kurbelgehäuse im Schnitt durch die Hauptlagerebene gemäß Fig. 1,

Fig. 4 das Kurbelgehäuse im Schnitt durch einen Zylinder gemäß Fig. 2 und

Fig. 5 eine Schrägansicht des Kurbelgehäuses in einer Hauptlagerebene samt einem angeflanschten Leiterrahmen.

Das Kurbelgehäuse 1 einer Mehrzylinder-Reihen-Brennkraftmaschine umfaßt den Zylinderteil 2 für mehrere Zylinder 3, welche von einem Kühlwassermantel 4 umgeben sind, sowie die Hauptlagerwände 5, in welchen die Kurbelwellen-Hauptlager 6 angeordnet sind. Mit 3a sind die Zylinderachsen bezeichnet. Die quer zur Kurbelwellenachse 6a verlaufenden Hauptla­ gerebenen tragen das Bezugszeichen 5a.

Die Hauptlagerbügel 7 sind an den Hauptlagerstühlen 8 mittels Lagerschrauben 9 befestigt, wobei die Schraubenachse mit 9a und die entsprechenden Lagerschraubenbohrungen in den Hauptlagerstühlen 8 mit 9b bezeichnet sind.

Die einteilig mit dem Kurbelgehäuse 1 ausgebildeten Hauptlagerstühle 8 sind durch Ausneh­ mungen 10 gegenüber den schürzenartigen Seitenwänden 11 des Kurbelgehäuses 1 freige­ stellt. Zur Strukturversteifung bilden die Seitenwände 11 im Bereich der Hauptlagerebenen 5a im wesentlichen in Richtung der Zylinderachse 3a ausgebildete Rippen 12, welche im Bereich der mittleren Zylinder 3 als Hohlprofil 12a geformt sind. Die Hohlprofile 12a bilden die Öl­ rücklaufleitung zur nicht weiter dargestellten Ölwanne. Die Tiefe T der Ausnehmungen 10 sollte zur Erzielung eines namhaften Effektes hinsichtlich Schwingungs- und Schalldämpfung mindestens ein Drittel des Kurbelwellenradius R betragen. Noch besser ist es, wenn die Tiefe T der Ausnehmungen 10 größer ist als der Kurbelwellenradius R. Die Obergrenze der Tiefe T wird im wesentlichen durch die auftretenden Biegespannungen im Bereich 13 der größten Tiefe T der Ausnehmungen 10 bestimmt und liegt im allgemeinen unterhalb des dreifachen Kurbelwellenradius R. Bei einer Tiefe T von 1,5 mal dem Kurbelwellenradius R konnte ein optimaler Kompromiß zwischen Schwingungsdämpfung und auftretenden Biegespannungen erzielt werden.

Um die Biegespannungen möglichst gering zu halten, sind die Ausnehmungen 10 im Bereich 13 der größten Tiefe T mit einer stetig nach außen zunehmenden Krümmung ausgeführt. Im einfachsten Fall kann das Profil der Ausnehmungen 10 im Bereich 13 durch zwei Kreisbögen mit unterschiedlichem Radius r₁, r₂ gebildet werden, wobei der Radius r₁ im Bereich der In­ nenfläche 11a der Seitenwände 11 des Kurbelgehäuses 1 kleiner ist als der Radius r₂ im Be­ reich der Seitenflächen 8a der Hauptlagerstühle 8.

Die Seitenflächen 8a der Hauptlagerstühle 8 sind in etwa parallel zu den Innenflächen 11a der Seitenwände 11 ausgebildet.

Zur Steigerung der Struktursteifigkeit des Kurbelgehäuses 1 ist es dabei vorteilhaft wenn die Innenflächen 11a der Seitenwände 11 geneigt ausgeführt sind und im Bereich einer Anschluß­ fläche 14 des Kurbelgehäuses 1 für einen strukturversteifenden Bauteil, wie einen Leiterrah­ men 15 und/oder eine Ölwanne, einen geringeren Abstand zu einer durch die Zylinderachsen 3a aufgespannten Längsmittelebene 3b aufweisen, als im Bereich 13 der größten Tiefe T der Ausnehmungen 10. Der kleinste bzw. größte Abstand der Innenfläche 11a von der Längsmittelebene 3b ist mit a1 bzw. a2 bezeichnet. Der Neigungswinkel α zwischen der Innenfläche 11a und einer Längsmittelebene 3b beträgt dabei zwischen 1 und 10° bzw. 5°, vorzugsweise zwischen 2° und 4°.

Mit Bezugszeichen 6b sind Ölversorgungskanäle zu den Kurbelwellenhauptlagern 6 bezeich­ net.

In Fig. 5 ist ein Kurbelgehäuse 1 sowie ein mit dem Kurbelgehäuse 1 über die Anschlußfläche 14 verbundener Leiterrahmen 15 dargestellt. Der Leiterrahmen 15 weist in Verlängerung zu den Hohlprofilen 12a des Kurbelgehäuses 1 integrierte Ölrücklaufkanäle 16 auf, welche in eine nicht weiter dargestellte Ölwanne münden. Weiters ist in den Leiterrahmen 15 ein Öl­ pumpengehäuseteil 17 sowie ein Ölansaugstutzen 18 integriert. Zusätzlich zu den üblichen gitterartigen Längsversteifungen 19 und Querversteifungen 20 weist der Leiterrahmen 15 noch Diagonalversteifungen 21 auf. Diese Diagonalversteifungen wirken sich besonders gün­ stig auf die Biege- und Verwindungssteifigkeit des Kurbelgehäuses 1 aus, wodurch ohne we­ sentliche Gewichtserhöhung des Motors die Schwingungsanfälligkeit der schürzenartigen Seitenwände 11 des Kurbelgehäuses 1 vermindert werden kann.

Claims (11)

1. Kurbelgehäuse (1) für eine Brennkraftmaschine, mit Hauptlagerstühle (8) umfassenden Hauptlagerwänden (5) und schürzenartig verlängerten Seitenwänden (11), an welchen ein strukturversteifender Bauteil lösbar befestigt ist, wobei jeder Hauptlagerstuhl (8) seitlich gegenüber den Innenflächen (11a) der Seitenwände (11) zumindest teilweise durch eine Ausnehmung (10) freigestellt ist, deren Tiefe (T) größer ist, als der dritte Teil des Kurbelwellenradius (R), dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe (T) der Ausneh­ mung (10) größer ist als der Kurbelwellenradius (R).

2. Kurbelgehäuse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe (T) der Ausnehmung (10) in einem Bereich zwischen 1 bis 3 mal dem Kurbelwellenradius (R) liegt und vorzugsweise etwa 1,5 mal dem Kurbelwellenradius (R) beträgt.

3. Kurbelgehäuse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe (T) der Ausnehmungen (10) etwa der Tiefe der Lagerschraubenbohrungen (9b) entspricht.

4. Kurbelgehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Ausnehmung (10) definierende Innenfläche (11a) der Seitenwand (11) und die ent­ sprechende Seitenfläche (8a) des Hauptlagerstuhles (8) im wesentlichen parallel zuein­ ander ausgebildet sind.

5. Kurbelgehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche (11a) der Seitenwand (11) im Bereich (13) der tiefsten Stelle der Ausneh­ mung (10) einen größeren Abstand (a₂) zu einer durch die Kurbelwellenachse (6a) und eine Zylinderachse (3a) aufgespannten Längsmittelebene (3b) aufweist, als im Bereich einer Anschlußfläche (14) für den struktursteifen Bauteil, wobei vorzugsweise der Ab­ stand (a₁, a₂) zur Motorlängsmittelebene sich zwischen der tiefsten Stelle der Ausneh­ mung (10) und der Anschlußfläche (14) stetig, besonders vorzugsweise linear, verringert.

6. Kurbelgehäuse (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche (11a) der Seitenwand (1) im Bereich der Hauptlagerebene (5a) unter einem Winkel (α) zwischen etwa 1° und 10°, vorzugsweise zwischen 1° und 5°, besonders vorzugsweise zwischen 2° und 4° geneigt ist.

7. Kurbelgehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (10) im Bereich (13) ihrer tiefsten Stelle eine gekrümmte Profillinie auf­ weist, deren Krümmung von der Seitenfläche (8a) des Hauptlagerstuhles (8) zur Innen­ fläche (11a) der Seitenwand (11) hin stetig zunimmt.

8. Kurbelgehäuse (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Profillinie der Ausnehmung (10) im Bereich (13) der tiefsten Stelle aus zumindest zwei Kreisbögen mit unterschiedlichen Radien (r₁, r₂) zusammensetzt, wobei der an die Innenfläche (11a) anschließende Kreisbogen den geringsten Radius (r₁) aufweist.

9. Kurbelgehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (11) im Bereich der Hauptlagerebene (5a) im wesentlichen in Richtung Zylinderachse (3a) angeordnete Rippen (12) aufweisen.

10. Kurbelgehäuse (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Rippen (12) als Hohlprofil (12a) ausgebildet ist und vorzugsweise einen Ölkanal für den Ölrücklauf in eine Ölwanne bildet.

11. Kurbelgehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der strukturversteifende Bauteil ein Leiterrahmen (15) ist, in welchen vorzugsweise zu­ mindest ein Ölpumpengehäuseteil (17) und/oder Ölrücklaufkanäle (16) integriert sind.