DE2801431C2 - Hubkolben-Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem aus Zylindern, Zylinderköpfen, Kolben, Pleuelstangen, Kurbelwelle und deren Hauptlagern bestehenden Triebwerksblock, der mit Hilfe körperschallisolierender Stützelemente in einer mit dem Schwungradgehäuse verbundenen Außenwanne öldicht eingesetzt ist.

Durch die Trennung des Triebwerksblockes von der Außenwanne bzw. den Einsatz von körperschallisolierenden Stützelementen zwischen dem Triebwerksblock und der Außenwanne sollen die von den Brennräumen in den Zylindern ausgehenden Schallschwingungen von der Außenwanne abgehalten und damit auch Abstrahlungen weitgehend vermieden werden. Bei einer bekannten Hubkolben-Brennkraftmaschine (DE-OS 26 12 182) weist der Triebwerksblock etwa in halber Zylinderhöhe einen umlaufenden Seitenrahmen auf, mit dem er unter Zwischenlage eines in sich ringförmig geschlossenen, schallisolierenden Elementes auf der oberen Planfläche der Außenwanne abgestützt ist, wobei das körperschallisolierende Element zugleich die öldichtung zwischen Außenwanne und Triebwerksblock bildet. Der obere Bereich des Triebwerksblockes mit den Zylinderköpfen ragt aus der Außenwanne heraus und kann durch eine schalldämmende Abdeckhaube abgeschirmt werden. Das schallisolierende Element muß auf Grund seiner isolierenden Eigenschaften eine gewisse Weichheit aufweisen. Da es nun aber zugleich das Stützelement darstellt und außer durch die Masse des Triebwerksblockes auch vom Motordrehmoment belastet ist, das gegenüber der Außenwanne abgestützt werden muß, ergeben sich in ungünstiger Weise erhebliche Ausschläge des Kurbelwellenmittels in radialer Richtung. Die Massenkräfte und -momente der Kurbeltriebwerke können zusätzlich zu Resonanzen und verstärkten Ausschlägen der Kurbelwelle führen, da ja der ganze Triebwerksblock innerhalb der Außenwanne mehr oder weniger pendelnd aufgehängt ist. Schließlich ist auch die axiale Führung des Triebwerksblockes, z. B. gegenüber etwaigen Schubkräften von der Kupplung her, nicht ausreichend gewährleistet. Auf Grund dieser allseitigen Beweglichkeit der Kurbelwelle und damit des Schwungrades ist es unmöglich, unmittelbar an diesen in bewährter Weise den weiteren Antrieb bzw. die Kupplung anzuordnen, es ist vielmehr

erforderlich, eine vergleichsweise komplizierte, elastische Zwischenkupplung vorzusehen, die den Raumbedarf, den Bauaufwand und auch das Motorgewicht erhöht. Außerdem muß eine zusätzliche, nachgiebige Dichtung zwischen dem schwungradseitigen Kurbelwellenende und der Außenwanne vojgesehen sein, während das andere Kurbelwellenende, um sich dort eine solche aufwendige Dichtung zu ersparen, von außen überhaupt nicht zugänglich ist Damit fehlt aber auch die übliche, einfache Antriebsmöglichkeit für die sonst außerhalb der Außenwanne vorgesehenen Hilfsmaschinen, die mit großen Schwierigkeiten dann innerhalb der Außenwanne direkt am Triebwerksblock angeordnet werden müssen. Femer ist bei außen liegendem Anlasser selbstverständlich mit großen Störungen beim Zahneingriff am Kranz des Schwungrades zu rechnen.

Demnach liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese Mangel zu beseitigen und eine Hubkolben-Brennkrafmaschine der eingangs geschilderten Art zu schaffen, die bei ausreichender Körperschalldämmung zwischen dem unmittelbar schallerregten Triebwerksblock und der Außenwanne sowie bei einfacher Abdichtung des von der Wanne gebildeten ölraumes und genügend nachgiebiger Abstützung des Motordrehmomentes eine einfache Abnahme der Motorleistung in herkömmlicher Weise sowie die übliche Anordnung der Hilfsmaschinen ermöglicht und zusätzliche Vorteile bietet.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß der Triebwerksblock an seinen beiden Stirnseiten zu; Kurbelwelle koaxiale, als Stützelemente dienende Dämmringe aufweist, mit denen er in der Außenwanne zentriert gehalten und axial festgelegt ist. wogegen zwischen dem Triebwerksblock und dem oberen Rand der Außenwanne lediglich eine öldichtung sitzt.

Da der Triebwerksblock mit Hilfe der körperschallisolierenden Dämrnringe in der Außenwanne zentriert gehalten ist, kann er lediglich um die Kurbelwellenachse schwenken, aber keine Pendelbewegungen mit sich verändernder Lage des Kurbelwellenmittels ausführen. Es lassen sich daher die Kurbelwellenenden in üblicher Weise mit einfachen Dichtungen aus der Außenwanne herausführen, und es können die Hilfsmaschinen ohne weiteres außerhalb der Wanne angeordnet und in bewährter Art angetrieben werden. Es ist aber auch möglich, die Motorleistung über eine unmittelbar am Schwungrad angeordnete, normale Kupplung abzunehmen, ohne eine besondere elastische Zwischenkupplung vorsehen zu müssen. Schwierigkeiten beim Zahneingriff eines Anlasserritzels sind nicht zu befürchten. Da die Dämmringe den Triebwerksblock auch axial festlegen, ist keine weitere axiale Führung erforderlich. Da keine Körperschallbrücke zur Außenwanne führt, die gesamte Abstützung des Triebwerksblockes vielmehr über die Dämmringe erfolgt, bleibt die Außenwanne mit den an ihr vorgesehenen Teilen weitgehend frei von Körperschallbeaufschlagung. Das erweist sich als besonders vorteilhaft bei der Verwendung einer erfindungsgemäßen Hubkolben-Brennkraftmaschine in einem Schlepper oder einer Baumaschine, wobei dann die Außenschale z. B. als tragender Teil des Schlepperrumpfes ausgebildet wird. Es kommt zu einer Körperschallbeaufschiagung, insbesondere des Getriebegehäuses, was bisher zu sehr störenden Geräuschen im Inneren der Schlepperkabine geführt hat. Da die öldichtung durch die Masse des Triebwerksblockes nicht belastet ist, kann sie sehr nachgiebig sein, was eine Körperschallfortleitung auch in diesem Bereich fast vollständig ausschließt

Um keine Montageschwierigkeiten zu haben, zumal ja beide Kurbelwellenenden aus der Außenvvanne herausgeführt sind, ist die Außenvvanne in einer Querebene unterteilt

Die Dämmringe können nach Art eines Gummimetalklementes mit einem am Triebwerksblock befestigtem Innenring und einem in der Außenwanne festsitzendem Außenring ausgebildet sein, in welchem Fall es möglich ist, die Dämmscheiben zugleich zur Abstützung des Motordrehmomentes heranzuziehen und dadurch den erforderlichen Bauaufwand zu verringern.

Wenn aber die nach Art eines Gummimetallelementes ausgebildeten Dämmringe besonders weich gemacht werde/» sollen, um durch überkritische Aufhängung eine Weiterleitung von Drehmomentschwankungen in die Außenwanne zu verhindern, ist es zweckmäßig, jedem Dämmring einen zwischen Triebwerksblock und Außenwanne mit geringem Radialspiel liegenden Führungsring aus körperschallisolierendem Werkstoff zuzuordnen. Ein solcher Führungsring kommt bereits nach geringen Radialbewegungen zur Anlage und sorgt somit für eine ausreichende Zentrierung der Kurbelwelle in der Außenwanne, ohne aber wegen seines körperschallisolierenden Werkstoffes die Schallausbreitung zu begünstigen. Es kann selbstverständlich jeder nach Art eines Gummimetallelementes ausgebildete Dämmring für sich sowohl in Umfangs- als auch in radialer Richtung eine progressive Kennlinie besitzen, was durch entsprechende Formgebung und Materialwahl des elastischen Teiles der Dämmringe erreichbar ist.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist innerhalb wenigstens einer der Dämmringe eine an sich bekannte Zahnradölpumpe mit Innenverzahnung angeordnet, die ein mit dem Triebwerksblock fest verbundenes Gehäuse aufweist. Dadurch wird der sonst zusätzlich erforderliche Raum für die ölpumpe aber auch der Aufwand für den Pumpenantrieb eingespart. Dabei sind die Kanäle zum bzw. vom an der Außenwanne vorgesehenen ölfilter im Pumpengehäuse und im Dämmring etwa radial angeordnet. Durch die geringen Schwenkbewegungen um die Kurbelwellenachse ergeben sich zwar geringe Verschiebungen der Kanalmündungen gegeneinander im Bereich des Übertrittes, jedoch lassen sich diese Verschiebungen durch eine entsprechende Bemessung eines der Kanalquerschnitte an der Übergangsstelle leicht ausgleichen. Jedenfalls erübrigen sich Ölleitungen, die sonst zwischen dem Triebwerksblock und dem ölfilter an der Außenwanne vorgesehen werden müßten und auf Grund der Bewegungen des Triebwerksblockes hohen Dauerbeanspruchungen und damit erhöhter Bruchgefahr ausgesetzt wären. Durch die Außenanordnung des Ölfilters ist eine Wartung vereinfacht.

Handelt es sich um eine Hubkolben-Brennkraftmaschine mit zu einem Stück vereinten Zylindern und Zylinderköpfen, an dem die Oberteile der Kurbelwellenhauptlager angeschraubt sind, so ist es besonders zweckmäßig, wenn die Dämmringe an den eine Baueinheit bildenden Oberteilen der Kurbelwellenhauptlager mittel- oder unmittelbar befestigt sind. In diesem Fall ist es dann beim Abbau der Zylinder-Zylinderkopfeinheit, beispielsweise zur Ventilsitznachbearbeitung, nur erforderlich, die unteren Hauptlager- und Pleuellagerdeckel abzuschrauben, um die Baueinheit samt Kolben und Pleuelstange nach oben abheben zu

können, wobei die eine Baueinheit bildenden Oberteile der Kurbelwellenhauptlager auf Grund der Dämmringbefestigung an Ort und Stelle bleiben. Bei bekannten Konstruktionen dieser Art (DE-OS 26 38 009) muß dagegen beim Abbau der Zylinder-Zylinderkopfeinheit der gesamte Triebwerksblock einschließlich Kurbelwelle und Schwungrad demontiert werden. Durch die Vereinigung der Oberteile der Kurbelwellenhauptlager ergibt sich außerdem ein insgesamt steiferer Triebwerksblock. Um jedoch die unteren Hauptlager- und Pleuellagerdeckel in einfacher Weise lösen zu können, sind im Unterteil der Außenwanne Montageöffnungen für die Schrauben der Haupt- und Pleuellager vorgesehen und diese öffnungen durch eine zusätzliche Bodenwanne gemeinsam verschließbar.

Zur Abdichtung der Außenwanne nach oben kann ein beliebiges Hohlprofil oder auch eine Membrane Verwendung finden. Vorteilhafter ist es jedoch, wenn die öldichtung als aufblasbarer Schlauch ausgebildet ist. Ein solcher Schlauch gewährleistet eine satte Anlage an den jeweiligen Gegenflächen, obwohl die Dichtung selbst sehr nachgiebig sein kann.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist der Schlauch etwa in der durch die Zylinderachsen bestimmten Ebene dichtend unterteilt In diesem Fall kann die öldichtung bzw. der Schlauch auch zur Drehmomentabstützung des Triebwerksblockes herangezogen werden, weil der im Schlauch enthaltenen Luft dann die Möglichkeit genommen ist, von der belasteten Schlauchseite in die gegenüberliegende, entlastete Seite zu entweichen. Dabei kann der Schlauch mit Pufferansätzen versehen sein, die zwischen die Anliegeflächen der öldichtung am Triebwerksblock einerseits und an der Außenwanne andererseits mit Spiel eingreifen. Bei stärkerer Belastung durch das Motordrehmoment kommen dann an der betreffenden Seite nach dem Zusammenquetschen des Schlauches die Ansätze zur Anlage und werden ebenfalls zusammengedrückt, so daß sich eine gewisse Progressivität bei der Drehmomentabstützung ergibt. Diese Progressivität läßt sich verändern bzw. an eine gewünschte Kennlinie angleichen, wenn sich die Pufferansätze in die Außenwanne hinein keilförmig verjüngen.

Um die Dichtwirkung zu erhöhen und den Bearbeitungsaufwand zu vermindern, können die Anliegeflächen der öldichtung am Triebwerksblock einerseits und an der Außenwanne anderseits unbearbeitet und mit einer Dichtmasse bestrichen sein. Zur Verbesserung der Dichtwirkung und zur Sicherung des Dichtungshaltes, was insbesondere bei der Ausbildung der Dichtung als aufblasbarer Schlauch wesentlich ist, können die Anliegeflächen der öldichtung am Triebwerksblock und an der Außenwanne auch mit einer Rille versehen sein, in die ein Wulst der öldichtung eingreift

Wird der Oberteil des Triebwerksblockes durch eine Abdeckhaube abgeschirmt, so ist die öldichtung schließlich oberseitig zur Aufnahme des Randes dieser Abdeckhaube profiliert, so daß sich eine eigene elastische Haubenauflage erübrigt

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel dargestellt, und zwar zeigt

Fi g. 1 die erfindungswesentlichen Teile einer Vierzylinder-Hubkolben-Brennkraftmaschine im Axialschnitt und

Fi g. 2 diese Teile im Querschnitt nach der Linie H-Il der Fig. t, wobei die Kolben und Pleuelstangen fortgelassen sind.

Die Zylinder 1 sind mit den Zylinderköpfen 2 zu einem Stück vereint, an dem die Oberteile 3 der ίο Kurbelwellenhauptlager angeschraubt sind, wobei die Oberteile 3 der Kurbelwellenhauptlager für sich wieder eine Baueinheit bilden. Die Unterteile 4 der Kurbelwellenhauptlager sind durch Schrauben 5 mit den eine Baueinheit bildenden Oberteilen 3 und zugleich mit den einstückigen Zylindern 1 und Zylinderköpfen 2 verbunden. Mit 6 ist die Kurbelwelle bezeichnet, die zusammen mit den nicht dargestellten Pleuelstangen und Kolben, den Hauptlagern, den Zylindern 1 und den Zylinderköpfen 2 den Triebwerksblock bildet. Dieser Triebwerksblock ist mit Hilfe körperschallisolierender Stützelemente öldicht in einer Außenwanne 7 eingesetzt, an der das Schwungradgehäuse 8 angegossen ist. Die Außenwanne 7 ist in ihrem Unterteil mit Montageöffnungen 9, 10 für die Schrauben 5 der Kurbelwellenhauptlager sowie für die Schrauben der Pleuellager versehen. Diese öffnungen 9, 10 sind durch eine zusätzliche Bodenwanne 11 gemeinsam verschließbar. Die Außenwanne 7 ist in einer Querebene unterteilt, um den in seiner Gesamtheit vormontierten Triebwerksblock einsetzen zu können. Der Triebwerksblock weist an seinen beiden Stirnseiten zur Kurbelwelle 6 koaxiale Dämmringe 12, 12a und 13 auf, die aus körperschallisolierendem Werkstoff bestehen und als Stützelemente zur zentrischen Halterung und axialen Festlegung des Triebwerksblokkes in der Außenwanne 7 dienen, wobei der Dämmring 12a die axiale Führung übernimmt. Zwischen dem oberen Rand der Außenwanne 7 und dem Triebwerksblock bzw. dem von den Zylindern 1 und den Zylinderköpfen 2 gebildeten Stück ist eine öldichtung vorgesehen, die von einem aufblasbaren Schlauch 14 gebildet wird. Die Anliegeflächen der öldichtung 14 bzw. des Schlauches am Triebwerksblock (Teile 1, 2) einerseits und an der Außenwanne 7 anderseits sind mit einer Rille 15 versehen, in die ein Wulst 16 der öldichtung 14 eingreift. Die öldichtung 14 bzw. der Schlauch ist mit Pufferansätzen 17 ausgestattet, die sich in die Außenwanne 7 hinein erstrecken und nach unten keilförmig verjüngen. An der Oberseite weist der Schlauch bei 18 ein Profil auf, das den Rand 19 einer strichpunktiert angedeuteten Abdeckhaube 20 für den Triebwerksblock aufnimmt.

An der gemäß F i g. 1 rechten Stirnseite des Triebwerksblockes ist innerhalb des Dämmringes 13 eine Zahnradölpumpe angeordnet die aus einem Gehäuse 21, einem Innenzahnkranz 22 und einem Ritzel 23 besteht Der Dämmring 12 ist an der aus den Oberteilen 3 gebildeten Baueinheit unmittelbar angeschraubt, wogegen der Dämmring 13 an letzterer mittelbar über das Gehäuse 21 der Zahnradölpumpe befestigt ist

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

1 Patentansprüche:

1. Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem aus Zylindern, Zylinderköpfen, Kolben, Pleuelstangen, Kurbelwellen und deren Hauptlagern bestehenden Triebwerksblock, der mit Hilfe körperschallisolierender Stützelemente in einer mit dem Schwungradgehäuse verbundenen Außenwanne öldicht eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Triebwerksblock (Teile 1 bis 6) an seinen beiden Stirnseiten zur Kurbelwelle (6) koaxiale, als Stützelemente dienende Dämmringe (12, 12a, 13) aufweist, mit denen er in der Außenwanne (7) zentriert gehalten und axial festgelegt ist, wogegen zwischen dem Triebwerksblock und dem oberen Rand der Außenwapne (7) lediglich eine Öldichtung (14) sitzt

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwanne (7) in einer Querebene unterteilt ist

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämmringe (12, 13) nach Art eines Gummimetalielementes mit einem am Triebwerksblock (Teile 1 bis 6) befestigtem Innenring und einem in der Außenwanne (7) festsitzendem Außenring ausgebildet sind.

4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Dämmring (12, 12a, 13) ein zwischen Triebwerksblock (Teile 1 bis 6) und Außenwanne (7) mit geringem Radialspiel liegender Führungsring aus körperschallisolierendem Werkstoff zugeordnet ist.

5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhaib wenigstens eines (13) der Dämmringe (12, 12a, 13) eine an sich bekannte Zahnradölpumpe mit Innenverzahnung (22) angeordnet ist, die ein mit dem Triebwerksblock (Teile 1 bis 6) fest verbundenes Gehäuse (21) aufweist.

6. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 mit zu einem Stück vereinten Zylindern und Zylinderköpfen, an dem die Oberteile der Kurbelwellenhauptlager angeschraubt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämmringe (12, 12a, 13) an den eine Baueinheit bildenden Oberteilen (3) der Kurbelwellenhauptlager mittel- oder unmittelbar befestigt sind.

7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Unterteil der Außenwanne (7) Montageöffnungen (9, 10) für die Schrauben (5) der Haupt- und Pleuellager vorgesehen und diese Öffnungen durch eine zusätzliche Bodenwanne (11) gemeinsam verschließbar sind.

8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die öldichtung als aufblasbarer Schlauch (14) ausgebildet ist.

9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch etwa in der durch die Zylinderachsen bestimmten Ebene dichtend unterteilt ist.

10. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch mit Pufferansätzen (17) versehen ist, die zwischen die Anliegeflächen der öldichtung am Triebwerksblock (Teile 1 bis 6) einerseits und an der Außenwanne (7) andererseits mit Spiel eingreifen.

11. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Pufferansätze (17) in die Außenwanne (7) hinein keilförmig verjüngen.

12. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aniiegeflächen der öldichtung (14) am Triebwerksbiock (Teile 1 bis 6) einerseits und an der Außenwanne (7) anderseits unbearbeitet und mit einer Dichtmasse bestrichen sind.

13. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 und 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Anliegeflächen der öldichtung (ί4) am Triebwerksblock (Teile 1 bis 6) und an der Außenwanne (7) mit einer Rille (15) versehen sind, in die ein Wulst (16) der öldichtung (14) eingreift

14. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreis ren der Ansprüche 1 und 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die öldichtung (14) oberseitig (bei 18) zur Aufnahme des Randes (19) einer an sich bekannten Abdeckhaube (20) für den Triebwerksblock (Teile 1 bis 6) profiliert ist.