DE2839885A1

DE2839885A1 - Geraeuscharmer verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE2839885A1
Application number: DE19782839885
Authority: DE
Inventors: Fumiyuki Abe; Yoshimasa Hayashi; Akira Kimura
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1977-09-13
Filing date: 1978-09-13
Publication date: 1979-04-26
Also published as: US4245595A; DE2839885C2

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf einen geräuscharmen Verbrennungsmotor, bestehend aus einer Kurbelwelle, die drehbar durch eine Gruppe von Lagerbüchsen-Auflagern, die an der unteren Endfläche eines Zylinderblocks befestigt sind, gelagert ist. Die Lagerbüchsen-Auflager sind innerhalb der Gruppe brückenartig durch einen Rahmen bzw. ein Rahmenteil miteinander verbunden, um die Steifigkeit der Lagerbüchsen-Auflager gegenüber der Biegespannung zu erhöhen, die auf sie durch die Drehachse der Kurbelwelle ausgeübt wird.

Ersichtlich betrifft daher die Erfindung einen geräuscharmen Verbrennungsmotor für Kraftfahrzeuge und insbesondere eine Konstruktion und Anordnung, um damit den Lärm zu reduzieren, der durch die Vibration des Motorhauptkörpers während des Motorbetriebs erzeugt wird.

Die Vibration der Kurbelwelle, die sich aus der auf sie ausgeübten Biegebeanspruchung im Hinblick auf ihre Rotationsachse ergibt, ist als der Hauptfaktor der Vibration des Maschinenhauptkörpers bekannt. Bisher wird die gesamte Vibration der Kurbelwelle aufgrund der Konstruktion, bei der eine Gruppe von Lagerbüchsen-Auflagern, die die Kurbelwelle lagern, einstückig mit dem Zylinderblock ausgebildet und in längsseitigem Abstand entlang der Kurbelwelle angeordnet ist, auf den Zylinderblock übertragen und von diesem aufgenommen. Mit dieser konventionellen Konstruktion ist, wenn auch die Steifigkeit des Zylinderblocks

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erhöht wird, eine Reduktion des vom Motor ausgehenden Geräuschpegels nicht so hoch wie erwartet; außerdem ist der Anstieg des Motorgewichts groß.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, den vom Motorhauptkörper ausgehenden Geräuschpegel zu reduzieren.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gemäß kennzeichnendem Teil des Hauptanspruchs gelöst, wobei ein Verbrennungsmotor mit einer Gruppe von Lagerbüchsen-Auflagern vorgesehen ist, die über ein Rahmenteil brückenartig miteinander verbunden sind, um die Steifigkeit der Gruppe von Lagerbüchsen-Auflagern gegenüber der Beanspruchung entlang der Längsrichtung der Kurbelwelle zu erhöhen. Mit diesen verstärkten Auflagern wird eine beträchtliche Reduzierung des aus dem Motor kommenden Geräuschpegels erreicht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen näher erläutert werden; es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch den

Motorblock eines Verbrennungsmotors-bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

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Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 einen schematischen Längsschnitt durch den

Motorblock eines Verbrennungsmotors gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, wobei dieser Längsschnitt jedoch durch eine andere Ebene als in Fig. 1 gelegt ist;

Fig. 4 einen Schnitt, der im wesentlichen entlang der Linie IV-IV in Fig. 3 gelegt ist, mit teilweise weggebrochenen Teilen;

Fig. 5 auseinandergezogen eine perspektivische

Ansicht eines Motorblocks gemäß Fig. 3; und

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht des unteren Kurbelrahmenteils gemäß Fig. 5.

Wie bereits erwähnt, zeigen die Fig. 1 und 2 eine erste Ausführungsform, während die Fig. 3 bis 6 eine zweite Ausführungsform zeigen.

In der in den Fig. 1 und 2 gezeigten ersten Ausführungsform ist einerseits eine Gruppe vor Auflagern zum Lagern der Kurbelwellen-Lagerzapfen durch einen Rahmen brückenartig verbunden, um die Vibration der Auflager während der Umdrehung der Kurbelwelle zu verkleinern, und andererseits ein Befestigungsflansch für ein Wechselgetriebe einstückig mit einem Zylinderblock

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ausgebildet, um eine Verbindungssteifheit zwischen dem Motor und dem damit verbundenen Wechselgetriebe zu erreichen.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Verbrennungsmotor schematisch dargestellt, bei dem ein Zylinderkopf Io an der oberen Fläche des Zylinderblocks 12 befestigt ist, um eine Vielzahl von in diesem Zylinderblock 12 ausgebildeten Zylindern 14 (im Ausführungsbeispiel sind es vier Zylinder) zu verschließen. Eine entsprechende Anzahl von Kolben, von denen einer durch strichpunktierte Linien mit dem Bezugszeichen 16 in Fig. 2 dargestellt ist, ist innerhalb der Zylinder 14 wechselweise bewegbar, wobei die Zylinder durch eine entsprechende Anzahl von Kuppelstangen 2o mit einer Kurbelwelle 18 verbunden sind. Die Kurbelwelle 18 ist mittels Kurbelwellenlagern (nicht dargestellt), die durch eine Gruppe von Lagerbüchsen-Auflagern 22 getragen werden, drehbar gelagert.

Jedes Auflager aus dieser Gruppe von Lagerbüchsen-Auflagern 22 wird durch eine Ebene, in der die Drehachse der Kurbelwelle 18 liegt, in ein oberes Auflagerteilstück 24 und ein unteres Auflagerteilstück 26 geteilt und besteht somit aus oberen und unteren Teilstücken 24 bzw. 26. Das obere Auflagerteilstück 24 ist mit dem Zylinderblock 12 einstückig ausgebildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden fünf obere Auflagerteilstücke verwendet, von denen zwei am vorderen bzw. rückwärtigen Ende des Zylinderblocks 12 und die restlichen drei jeweils zwischen zwei benachbarten Zylindern angeordnet sind.

Die unteren Auflagerteilstücke 26 sind einstückig mit

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einem Rahmenteil 28 ausgebildet und bilden einen Lagerrahmen 3o. In diesem Lagerrahmen 3o sind Fenster 32 vorgesehen/um eine Rotationsbewegung der Kuppelstangen 2o zu ermöglichen. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist dieser Lagerrahmen 3o mit einer Vielzahl von Bolzen 34 an der unteren Oberfläche des Zylinderblocks 12 befestigt.

An dem rückwärtigen Ende des Zylinderblocks 12 und des Lagerrahmens 3o sind ein oberes und ein unteres Teilstück bzw. 38 eines Befestigungsflansches 4o einstückig angeformt, an den ein Wechselgetriebe 42 befestigt ist. Diese Anordnung ist verantwortlich für eine verbesserte starre Verbindung zwischen dem Motor und dem Wechselgetriebe.

Wie am besten aus Fig. 2 hervorgeht, weist der Zylinderblock 12 Randbereiche 44 auf, die sich nach unten bis zu einem Niveau erstrecken, das in der Nähe der Ebene liegt, in der die nach unten schauende Oberfläche des oberen Auflagerteilstücks 24 angeordnet ist. Die Randbereiche 44 sind mit Flanschen 46 versehen, an die unter Zwischenlegen von Vibrationsdämpfungsgliedern 5o, wie z.B. gummiartigen Gliedern oder Gummiteilen, eine ölwanne 48 befestigt ist.

Die Steifheit des Zylinderblocks gegen Biegespannungen kann weiter vergrößert werden, wenn die Randbereiche 44 vom vorstehend erwähnten Niveau aus noch weiter nach unten reichen. Mit dem Bezugszeichen 52 ist in Fig. 1 eine Frontabdeckung zum Überdecken einer Antriebskette und der ihr zugeordneten Zahn-

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scheiben (nicht gezeigt) bezeichnet.

Mit einer Anordnung, in der die Kurbelwelle 18 drehbar zwischen dem Zylinderblock 12 und dem Lagerrahmen 3o, der wiederum am Zylinderblock 12 befestigt ist, gelagert ist, wird die Steifheit der Kurbelwelle 18 gegen Biegebeanspruchung bedeutend verbessert, so daß die Vibrationsamplitude des Motorhauptkörpers bei Aufnahme von Spannungen aufgrund der Biegevibration der Kurbelwelle 18 auf ein beachtlich niedriges Niveau reduziert worden ist.

Eine Anordnung, bei der die Teilstücke 36 bzw. 38 des Befestigungsflansches 4o einstückig mit dem Zylinderblock 12 und dem Lagerrahmen 3o ausgebildet sind, wird zur Verbesserung der Verbindungssteifigkeit zwischen dem Motorhauptkörper und dem Wechselgetriebe 42 beitragen. Mit dieser Anordnung wird die Steifigkeit des Motorhauptkörpers, des Wechselgetriebes 42 und der Kurbelwelle 18 gegen Biegebeanspruchung bezüglich der Drehachse der Kurbelwelle 18 verbessert, wodurch der unerfreuliche Lärm im Fahrzeuginnenraum, der durch die Vibrationen im relativ niedrigen Frequenzbereich verursacht wird, reduziert wird.

Die Vibrationsdämpfungsglieder 5o vermindern die Übertragung der Hochfrequenzvibration vom Zylinderblock 12 auf die ölwanne 48, wobei die Emission dieser vom Zylinderblock 12 ausgehenden Hochfrequenzvibration unterdrückt wird.

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Im Vergleich zu einem konventionellen Motor ist eine Zunahme des Gewichts des Motorhauptkörpers aufgrund des Vorsehens des Lagerrahmens 3o zu verzeichnen, dessen Rahmenteil 28 zur Verbesserung der Steifigkeit gegen Biegebeanspruchung vorgesehen ist, wobei jedoch die Größe dieser Gewichtszunahme unerheblich ist, da der Lagerrahmen mit Fenstern 32 versehen ist.

Bei der in den Fig. 3 bis 6 dargestellten zweiten

Ausführungsform sind am Zylinderblock keine Randbereiche vorgesehen; der Kurbelrahmen, an den eine Gruppe von Lagerbüchsen-Auflagern angeformt ist, in denen eine Kurbelwelle drehbar gelagert ist, ist am Zylinderblock befestigt, wobei der Kurbelrahmen einstückig mit einem Befestigungsflansch für das angesetzte Wechselgetriebe versehen ist. Nach unten erstreckt sich eine ölwanne, um die äußeren Oberflächen des Zylinderblocks zu umgeben, wobei diese Ölwanne am Zylinderblock so befestigt ist, daß eine Vielzahl von Vibrationsdämpfungsgliedern oder Gummiteilen dazwischen angeordnet ist.

In den Fig. 3 bis 6 ist schematisch ein Verbrennungsmotor dargestellt, bei dem ein Zylinderkopf 6o an der oberen Fläche eines Zylinderblocks 62 befestigt ist, um eine Vielzahl von Zylindern 64 (siehe Fig. 4 und 5 ) α verschließen, in denen eine entsprechende Anzahl von Kolben, von denen einer mit dem Bezugszeichen 66 in Fig. 4 dargestellt ist, wechselweise beweglich ist. Der Zylinderblock 62 weist eine untere Endfläche 68 auf, in der das untere Ende eines jeden Kolbens bei Erreichen seines unteren

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Totpunkts zu liegen kommt.

An die untere Endfläche 68 ist ein Kurbelrahmen 7o befestigt, in dem eine Kurbelwelle 72 drehbar gelagert ist.

Der Kurbelrahmen 7o wird durch eine Ebene, die durch die Drehachse der Kurbelwelle 72 verläuft, in ein oberes Rahmenteil 74 und ein unteres Rahmenteil 76 geteilt. Das obere und das untere Rahmenteil 74 bzw. 76 sind durch Bolzen 78 miteinander verbunden.

Eine Gruppe von Lagerbüchsen-Auflagern 8o, in denen die Kurbelwelle 72 gelagert ist, ist durch die gleiche Ebene in obere Auflagerteilstücke 82 und untere Auflagerteilstücke 84 geteilt. Die oberen Auflagerteilstücke 82 sind auf einen oberen Rahmenteil 86 angeordnet und einstückig mit diesem ausgebildet, während die unteren Auflagerteilstücke 84 auf einem unteren Rahmen teil 88 angeordnet und einstückig mit diesem ausgebildet sind, wie insbesondere in Fig. 5 gezeigt ist.

Einstückig mit dem rückwärtigen Ende des oberen Rahmenteils 74 und des unteren Rahmenteils 76 sind die oberen und unteren Teilstücke 9o bzw. 92 eines Befestigungsflansches zum Anschluß des Wechselgetriebes 94 (vgl. Fig. 1) vorgesehen.

Das obere Rahmenteil 74, das aus dem oberen Auflagerteilstück 82, dem oberen Rahmenteil 86 und dem oberen Teil 9o des Befestigungsflansches besteht, und das untere Kurbelrahmenteil 76,

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das aus dem unteren Auflagerteilstück 84, dem unteren Rahmenteil 88 und dem unteren Teilstück 92 des Befestigungsflansches besteht, sind vorzugsweise durch Gießen oder Schmieden hergestellt, um dem Kurbelrahmen 7o einen steifen Aufbau zu geben.

Über Vibrationsdämpfungsglieder 96, die zwischen dem Zylinderblock 62 und dem oberen Kurbelrahmenteilstück 74 angeordnet sind, ist der Kurbelrahmen 7o durch eine Vielzahl von Bolzen am Zylinderblock 62 befestigt, wodurch die Übertragung einer Hochfrequenzvibration vermindert wird, die auftritt, wenn die Kolben 66 während des Motorbetriebs hin- und herbewegt werden. Zu demselben Zweck ist zwischen dem Kopf eines jeden Bolzens und der gegenüberliegenden Oberfläche des oberen Kurbelrahmenteils 74 vorzugsweise eine vibrationsdämpfende Unterlegscheibe 1oo eingelegt.

Wie am besten aus Fig. 6 hervorgeht, sind im unteren Kurbelrahmenteil 76 Löcher 1o2 ausgebildet, um ein Werkzeug zum Anziehen der Gewindebolzen 1o4 in der Kuppelstange 1o6 durchführen zu können (vgl. Fig. 4). Die Weite dieser öffnungen wird so gewählt, daß die Steifigkeit des Kurbelrahmens 7o nicht verringert wird.

Eine Motorabdeckung oder ein Gehäuse 1o8, das gleichzeitig als ölwanne 11o dient, umgibt in einem gewissen Abstand die äußeren Oberflächen des Zylinderblocks 62 und des Kurbelrahmens 7o und ist an ersterem durch eine Vielzahl von Vibrationsdämpfungsbeilagen 112. wie z.B. Gummistücke, befestigt, wie dies in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist. Vorzugsweise erstreckt sich die Motor-

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abdeckung Io8 nach oben und ist an der oberen Endfläche des Motorblocks 62 befestigt, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Vorzugsweise ist die Dicke der Motorabdeckung 1o8 gleich groß oder größer als die der konventionellen ölwanne. Wenn eine größere Geräuschabschirmung gefordert wird, wird die Motorabdeckung 1o8 vorzugsweise aus einer laminierten Platte, die eine Vibrationsdämpfende Schicht zwischen den benachbarten Schichten aufweist, hergestellt.

In Fig. 4 erstreckt sich ein ölmeßstab 114 durch ein Führungsrohr 116 bis in das Öl innerhalb der ölwanne 11o. Vorzugsweise erstreckt sich das Führungsrohr bis zum oder unter den normalen Flüssigkeitsspiegel des Öls, so daß der Ölstand gemessen werden kann, während der Motor in Betrieb ist.

Es sei vermerkt, daß bei dieser zweiten Ausführungsform der bauchige Randbereich, der sich vom Zylinderblock weg erstreckt und der bei laufendem Motor in Vibration gerät, wobei er ein Geräusch erzeugt, weggelassen wurde, um den vom Motor ausgehenden Geräuschpegel zu senken.

Es sei auch darauf hingewiesen, daß bei dieser zweiten Ausführungsform die Motorabdeckung, die die äußeren Flächen des Motors in einem gewissen Abstand umgibt und über Vibrationsdämpfungsglieder am Motor befestigt ist, sehr viel zur Reduzierung des vom Motor ausgehenden Geräuschpegels beiträgt.

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Leerseite

Claims

Dr. D.Thomsen PATE NTANWALTS BÜRO

ft

W.Weinkauff

ft Telefon (06a) 530211

53 0212

Telex 524303 xpert d

PATENTANWÄLTE

München: Frankfurt/M.:

Dr. rer. nat. D. Thomsen Dipl.-Ing. W. Weinkauff

(Fuchshohl 71)

Dresdner Bank AG, München, Konto 5574237

8000 München

Kaiser-Ludwig-Platz6 13. September 1978

Nissan Motor Company, Limited Yokohama, Japan

Geräuscharmer Verbrennungsmotor

Patentansprüche

Geräuscharmer Verbrennungsmotor, gekennzeichnet durch

einen Zylinderblock (12, 62);

eine Vielzahl von Lagerbüchsen-Auflagern (22, 8o), von denen jedes in ein erstes Auflagerteilstück (24, 82) und ein zweites zugeordnetes Auflagerteilstück (26, 84) geteilt ist;

eine Kurbelwelle (18, 72), die drehbar in dieser Vielzahl von Lagerbüchsen-Auflagern gelagert ist und sich durch diese hindurch erstreckt;

erste Auflagerteilstücke (24, 82), die am Zylinderblock (12, 62) im Abstand längs der Rotationsachse der Kurbelwelle

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ORIGINAL INSPECTED

(18, 72) angeordnet sind; und

zweite Auflagerteilstücke (26, 84), die einstückig auf und mit dem Rahmenteil (28, 88) ausgebildet und durch dieses Rahmenteil brückenartig miteinander verbunden sind.
2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderblock (12, 62) einstückig mit den ersten Auflagerteilstücken (24, 82) ausgebildet ist.
3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Zylinderblock (12, 62) Randbereiche (44) angeformt sind, die sich nach außen erstrecken, wobei diese Randbereiche über Vibrationsdämpfungsglieder (5o) an eine ölwanne (48) befestigt sind.
4. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Auflagerteilstücke (82) einstückig auf und mit dem zweiten Rahmenteil (86) ausgebildet und durch dieses Rahmenteil brückenartig miteinander verbunden sind, wobei dieses Rahmenteil mittels Vibrationsdämpfungsglieder (96) am Zylinderblock (12, 62) befestigt ist.
5. Verbrennungsmotor nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Motorabdeckung (1o8)_f die im Abstand um die äußeren Oberflächen des Zylinderblocks (62), die Vielzahl der Lagerbüchsen-Auflager (8o) und die ersten und zweiten Rahiuenteile (86, 88) angeordnet ist und daran durch eine Vielzahl von Vibrationsdämpfungsgliedern (Vibrationsdämpfungsbeilagen 112)

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befestigt ist.
6. Verbrennungsmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorabdeckung (1o8) als ölwanne (11o) dient.
7. Verbrennungsmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor- bzw. Zylinderblock (12) einstückig mit einem ersten Teilstück (36) eines Befestigungsflansches (4o) zinn Anschluß eines Wechselgetriebes (42) und

das Rahmenteil (28) einstückig mit dem zweiten zugeordneten Teilstück (38) des Befestigungsflansches (4o) ausgebildet ist.
8. Verbrennungsmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Rahmenteil (86) einstückig mit dem ersten Teilstück (9o) eines Befestigungsflansches zum Anschluß des Wechselgetriebes (94) und

das erste Rahmenteil (88) einstückig mit dem zweiten zugeordneten Teilstück (92) des Befestigungsflansches ausgebildet ist.

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