DE3532599C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschi­ ne, deren Zylinderblock, Zylinderkopf und Kurbelwellenla­ gerung in Form eines Triebwerksträgers eine Baueinheit bilden, die über eine starre Befestigung im den Trieb­ werksträger zumindest teilweise umgebenden Maschinengehäu­ se aufgehängt ist und wobei die Befestigung des Triebwerks­ trägers über einzelne starre Tragteile erfolgt, die im Be­ reich von Stellen hoher mechanischer Eingangsimpedanz des Maschinengehäuses, insbesondere im Bereich der Stirnseiten liegen.

Eine derartige Anordnung ist beispielsweise aus der AT-PS 3 43 958 bekannt und hat den Vorteil, daß sich zum Unterschied zu anderen bekannten Brennkraftmaschinen mit unmittelbar im Kurbelgehäuse gelagerter Kurbelwelle nur eine einzige körperschallführende Verbindung zwischen dem die weitaus größten schallabstrahlenden Flächen aufweisenden Kurbelwellen- bzw. Maschinengehäuse und dem Triebwerksträ­ ger über einen umlaufenden Anschlußflansch zwischen diesen beiden Bauteilen ergibt, was eine bedeutende Verminderung des von der Brennkraftmaschine insgesamt abgestrahlten Ge­ räusches ermöglicht.

Eine andere Art einer Brennkraftmaschine ist in der DE-PS 6 33 279 beschrieben. Bei dieser Ausführung sind die Stahlzylinder an den Enden durch Schweißung miteinander verbunden, und jeder Zylinder besitzt am unteren Ende eine gewölbeartige Verlängerung mit parallelen Seitenwänden, zwischen welchen Träger für die Kurbelwellenlager ange­ schweißt sind. Ein Maschinengehäuse, in dem ein Trieb­ werksträger aufgehängt sein könnte, ist in dieser Druck­ schrift nicht offenbart. Vielmehr wird der Zylinderblock von einem Blechmantel umgeben, der lediglich zum Sammeln des von den Lagern und Pleuelstangen abtropfenden Öls dient und keine tragende Funktion zu erfüllen hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von einer Anordnung der eingangs genannten Art und unter Beibehaltung des vorteilhaften Konzepts des starr im Maschinengehäuse befestigten Triebwerksträgers, eine weitere Reduktion des Gesamtgeräusches der Brennkraft­ maschine zu erreichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die einerseits starr mit dem Maschinengehäuse und an­ dererseits starr mit dem Triebwerksträger verbundenen Trag­ arme zufolge ihres Materials und/oder ihrer Formgebung als biegeelastische Träger zwischen der starren Befestigung am Triebwerksträger einerseits und am Tragteil andererseits körperschalldämmend sind.

Es wird also eine den gesamten Triebwerksträger umfassende linien- bzw. flächenförmige Berührung zwischen dem die hauptsächlich körperschaller­ regenden Teile beinhaltenden Triebwerksträger und dem die­ sen zumindest teilweise umgebenden Maschinengehäuse durch eine nur in im wesentlichen punktförmigen Bereichen zwi­ schen den beiden Bauteilen wirkende Befestigung über ein­ zelne Tragteile ersetzt, was die Überleitung von Körper­ schall vom Triebwerksträger auf das Maschinengehäuse be­ reits wesentlich verringert. Durch die Einbindung der Trag­ teile im Bereich von Stellen hoher mechanischer Eingangs­ impedanz des Maschinengehäuses ist zusätzlich sicherge­ stellt, daß die über die Tragteile übertragenen dynamischen Kräfte keine großen Schwingamplituden an den Befestigungs­ stellen anregen, so daß der Körperschall in den großen Flächen des Maschinengehäuses und die von dort ausgehende Luftschallabstrahlung trotz starrer Befestigung des Trieb­ werksträgers sehr gering gehalten werden können. Ein wei­ terer Vorteil der Erfindung ist darin gelegen, daß zufolge der körperschalldämmenden Ausbildung der Tragarme der zur starren Befestigung zwischen Trieb­ werksträger und Maschinengehäuse zugeleitete Körper­ schall bereits reduziert ist, wodurch der Geräuschpe­ gel der Maschine gesenkt wird. Außerdem werden durch die Tragarme unzulässig hohe Wärmespannungen zwischen Triebwerksträger und Maschinengehäuse vermieden.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung sind die Tragarme durchgehend ausgebildet und dienen jeweils zur gemeinsamen Befestigung des Triebwerksträgers an beiden Seiten des Maschinengehäuses. Durch diese Maß­ nahme wird der Aufbau der Brennkraftmaschine verein­ facht.

Ferner sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die Tragarme bzw. Tragteile außerhalb des ölbenetz­ ten Innenraumes des Maschinengehäuses angeordnet sind. Durch dieses Merkmal werden sowohl die Montage der Tragarme bzw. Tragteile als auch die Zugänglichkeit dieser Elemente vereinfacht.

Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung sind Einstellelemente an den Tragteilen zum Ausgleich von Herstellungs- und Montagetoleranzen vorgesehen. Diese haben den Zweck, Verspannungen zwischen dem Triebwerksträger und dem Maschinengehäuse bei der Mon­ tage zu vermeiden.

Bei einer als Ottomotor ausgebildeten Brennkraft­ maschine ist in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfin­ dung vorgesehen, daß die Befestigung der Tragarme am Triebwerksträger jeweils im Bereich der Kurbelwellen­ hauptlagerwand und/oder im Bereich der Unterkante des Zylinderblockes und/oder im Bereich des unteren La­ gerbügels erfolgt. Da bei Ottomotoren das von den Kräf­ ten im Kurbeltrieb herrührende und über die Kurbelwan­ gen im wesentlichen seitlich auf die Hauptlagerwände einwirkende Biegemoment relativ klein ist, kann auch der untere Bereich der zufolge dieser Beanspruchung wie eine Biegefeder schwingenden Hauptlagerwände noch für die Befestigung der Tragarme am Triebwerksträger aus­ genützt werden, ohne daß zu große Schwingamplituden und damit erhöhte Körperschallübertragung ans Maschi­ nengehäuse befürchtet werden müßten.

Bei einer als Dieselmotor ausgebildeten Brenn­ kraftmaschine kann nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, daß die Befestigung der Tragarme am Triebwerksträger jeweils im Bereich ober­ halb der Kurbelwellenachse erfolgt. Auf diese Weise können die Auswirkungen der obenbeschriebenen und bei Dieselmotoren wesentlich größeren Biegemomente noch in vertretbaren Grenzen gehalten werden:

Je kleiner der maximale Abstand der Befestigung der Tragarme von dem im wesentlichen als starr anzusehenden unteren Ende des Zylinderblocks ist, desto geringer können sich die seitlichen Schwingungen der Hauptlagerwände nach außen hin auswirken.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher er­ läutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine Schrägansicht einer Brennkraft­ maschine nach der vorliegenden Erfindung in schematischer Darstellung,

Fig. 2 einen teilweisen Längsschnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel in schemati­ scher Darstellung,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 einen teilweisen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 2 bei abgenommenen äußeren Deckel,

Fig. 5 eine teilweise Schrägansicht der Ausführung nach den Fig. 2 bis 4,

Fig. 6 ein Detail gemäß VI in Fig. 3,

Fig. 7 ein Detail aus einer anderen Ausführungs­ form in einer dem linken Teil der Fig. 3 entsprechenden Darstellung und

Fig. 8 ein Detail aus einer weiteren Ausführung in einer spiegelbildlich dem linken Teil der Fig. 2 entsprechenden Darstellung.

Bei der Brennkraftmaschine nach Fig. 1 sind hier nicht näher dargestellte, hauptsächlich körperschall­ erregte Teile, wie Zylinderblock, Zylinderkopf und Kurbelwellenlagerung, in Form eines Triebwerksträgers 1 zu einer geschlossenen Baueinheit vereinigt, die starr in einem diesen Triebwerksträger 1 zumindest teil­ weise umgebenden Maschinengehäuse 2 befestigt ist. Die Befestigung des Triebwerksträgers 1 im Maschinenge­ häuse 2 erfolgt dabei über einzelne Tragteile 4, welche an mit dem Triebwerksträger an angedeuteten Befesti­ gungsstellen 5 starr verbundenen Tragarmen 3 angeordnet sind und am Maschinengehäuse 2 im Bereich von Stellen hoher mechanischer Eingangsimpedanz angreifen. Im vor­ liegenden Falle befinden sich die Tragteile 4 im Be­ reich von sich zwischen den Stirnseiten 6 des Maschi­ nengehäuses 2 erstreckenden Seitenkanten 7 sowie gleich­ zeitig im Bereich der Stirnseiten 6 des Maschinenge­ häuses selbst.

Durch diese Art der starren Befestigung des die körperschallerregten Teile umfassenden Triebwerksträ­ gers 1 im den Triebwerksträger im vorliegenden Falle von unten her etwa bis in den Bereich der halben Höhe der Zylinderbüchsen umgebenden Maschinengehäuse 2 wird einerseits erreicht, daß der Triebwerksträger 1 keine oder zumindest nur sehr geringe Schwingungsamplituden aufweisende Bewegungen relativ zum Maschinengehäuse 2 durchführen kann, was insbesondere im Bereich von niedrigen Frequenzen (etwa im Bereich unterhalb von 200 Hz) große Vorteile gegenüber einer elastischen Befestigung ergibt, da damit keine Probleme mit Reso­ nanzen und den dabei auftretenden großamplitudigen Rela­ tivbewegungen zwischen Triebwerksträger und Maschinen­ gehäuse auftreten können und beispielsweise das direk­ te Anflanschen eines Getriebes 8 an die hier nicht weiter dargestellte Kurbelwelle ohne weiteres möglich wird.

Andererseits ist durch die beschriebene Anordnung der Tragteile 4, welche im dargestellten Beispiel eine zumindest annähernd punktförmige starre Verbindung zwischen dem Triebwerksträger 1 und dem Maschinenge­ häuse 2 ergeben, an Stellen, an denen das Maschinen­ gehäuse 2 eine hohe dynamische Steifigkeit aufweist, sichergestellt, daß über die Tragarme 3 und Tragteile 4 in die Befestigungsstellen am Maschinengehäuse 2 ein­ geleiteter Körperschall nicht zu großen Schwingampli­ tuden der großen schallabstrahlenden Flächen des Ma­ schienengehäuses führen kann, womit der insgesamt ab­ gestrahlte Schallpegel sehr niedrig gehalten wird.

Durch die Formgebung bzw. Materialwahl können die Tragarme 3 im Bereich zwischen der Befestigung am Triebwerksträger 1 und den einzelnen Tragteilen 4 zu­ sätzlich in einem gewissen Bereich biegeweich bzw. körperschalldämmend ausgeführt werden, womit die Ein­ leitung von Körperschall über die Tragteile 4 ins Ma­ schinengehäuse 2 weiter verringert wird. Da die Kurbel­ wellenhauptlagerwände 9 - hier sind nur die für die Befestigung der Tragarme 3 wesentlichen beiden äußeren angedeutet - zufolge der von den Kräften im Kurbel­ trieb verursachten und über die Kurbelwangen eingelei­ teten seitlichen Biegemomente im Betrieb der Maschine nach Art einer Blattfeder in Schwingung versetzt wer­ den, kann auch über die Anordnung der Befestigungs­ stellen 5 zwischen Triebwerksträger 1 und Tragarm 3 die Körperschalleinleitung ins Maschinengehäuse 2 be­ einflußt werden.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2 bis 5 sind die in ihrer Funktion den zu Fig. 1 besprochenen Teilen gleichwertigen Bauteile mit gleichen Bezugs­ zeichen versehen.

Der Triebwerksträger 1, der den Zylinderblock 10, die damit z. B. einstückig ausgeführten Hauptlagerwände 9 samt Kurbelwellenlagerung 11, Kurbelwelle 12 und hier nicht weiter dargestellte Teile, wie Pleuel, Kolben, Zylinderkopf, umfaßt, ist wiederum starr im Maschinen­ gehäuse 2 gelagert. Zu diesem Zweck ist an den beiden Stirnseiten des Triebwerksträgers 1 jeweils ein durch­ gehender Tragarm 3 angeordnet, der an Befestigungs­ stellen 5 mit dem Triebwerksträger 1 verschraubt ist und im Bereich seiner äußeren Enden jeweils einzelne Tragteile 4 - hier gebildet von Durchgangslöchern und Befestigungsschrauben - aufweist, die zur starren Be­ festigung am Maschinengehäuse 2 dienen.

Das Schwungradgehäuse 13, der äußere Deckel 14 zur Abdeckung des Zahnriemens 15 zum Antrieb der hier nicht dargestellten obenliegenden Nockenwelle, sowie die bei­ den inneren Deckel 16, 17 seien hier nur der Vollstän­ digkeit halber erwähnt. Gleiches gilt auch für die aus den Fig. 2 und 4 ersichtlichen schalldämmende Abdeckung 18 für den oberen, aus dem Maschinengehäuse 2 heraus­ ragenden Teil des Triebwerksträgers 1, welche an einem umlaufenden Flansch 19 auf das Maschinengehäuse 2 bzw. den äußeren Deckel 14 aufgesetzt ist. Durch die An­ ordnung einer elastischen Dichtung 20 zwischen dem oberen Rand des Maschinengehäuses 2 - welches gemäß Fig. 4 bzw. 5 in der Höhe der Kurbelwellenachse 21 ge­ teilt ist - und dem Triebwerksträger 1 bzw. dem Zy­ linderblock 10 ist der von dieser schalldämmenden Ab­ deckung 18 umfaßte obere Bereich des Triebwerksträgers 1 trocken. Im Bereich der Kurbelwelle wird der Austritt von Schmieröl durch Dichtungen 22 verhindert.

Der Vollständigkeit halber ist hier noch zu er­ wähnen, daß es natürlich prinzipiell auch möglich wäre, das Maschinengehäuse 2 als den Triebwerksträger 1 voll­ ständig umfassende Nußkapsel auszubilden - am vorteil­ haften Konzept der beschriebenen starren Aufhängung des Triebwerksträgers im Kurbelgehäuse würde sich dabei nichts ändern.

Aus Fig. 4 bzw. 5 ist wiederum ersichtlich, daß die Anordnung der hier nur von Schrauben und entspre­ chenden Durchgangsbohrungen am Tragarm 3 gebildeten Tragteile 4 im Bereich von sich zwischen den Stirnsei­ ten des Maschinengehäuses 2 erstreckenden Seitenkanten 7 sowie den Stirnseiten selbst erfolgt. Diese Stellen des Maschinengehäuses haben hohe mechanische Eingangs­ impedanz, wodurch die über die Tragarme 3 eingeleite­ ten Körperschallschwingungen vom Triebwerksträger sich nicht in hohen Schwingamplituden der großen körper­ schallabstrahlenden Flächen des Maschinengehäuses 2 auswirken können.

Schließlich ist in der Darstellung nach Fig. 5 noch ein Getriebegehäuse 8 angedeutet, welches an der Seite des Schwungradgehäuses 13 angeflanscht ist.

Das in Fig. 6 in größerem Maßstab und allen Ein­ zelheiten dargestellte Detail VI aus Fig. 3 zeigt die Anordnung eines Einstellelementes 23 am Tragteil 4, welches zum Ausgleich von Herstellungs- und Montage­ toleranzen dient und es ermöglicht, das der Triebwerks­ träger im Maschinengehäuse ohne Verspannung der Trag­ arme 3 - insbesondere in Richtung der Kurbelwellen­ achse - befestigt werden kann. In einer Gewindebohrung 24 des Maschinengehäuses 2 ist zu diesem Zweck eine Schraubhülse 25 eingebracht, die über eine in den Boden der Schraubhülse 25 einschraubbare Madenschraube 26 verspannt und gesichert werden kann. Damit kann die die Anlagefläche für den Tragarm 3 darstellende vor­ dere Stirnfläche 27 der Schraubhülse 25 in Richtung der Kurbelwellenachse gegenüber dem Maschinengehäuse 2 verstellt werden, was Herstellungs- und Montagetoleran­ zen des Triebwerksträgers bzw. der Tragarmbefestigung ausgleichen läßt.

An der Stirnfläche 27 der Schraubhülse 25 ist weiters eine Paßhülse 29 eingesetzt, die mit einer Durchgangsbohrung 28 des Tragarmes 3 zusammenwirkt und somit den Triebwerksträger gegenüber dem Maschinenge­ häuse zentriert. Die kraftschlüssige Befestigung er­ folgt über eine Sechskantschraube 30, welche in die Schraubhülse 25 eingeschraubt ist.

Ebenfalls in Fig. 6 ist wiederum der innere Deckel 16 samt Befestigungsschraube 31 sowie der äußere Deckel 14 ersichtlich.

Der Vollständigkeit halber sei noch darauf hinge­ wiesen, daß die Befestigung des Triebwerksträgers im Maschinengehäuse natürlich auch ohne die stirnseitigen Tragarme durch unmittelbar zwischen dem Triebwerksträ­ ger und dem Maschinengehäuse angeordnete Tragteile vor­ genommen werden könnte, was lediglich die Anordnung entsprechender Ansätze, Butzen oder dgl. erfordern würde.

Bei der in Fig. 7 im Detail dargestellten Aus­ führungsform besteht der einzig wesentliche Unter­ schied zur Ausführung nach den Fig. 2 bis 5 (siehe Darstellung in Fig. 3) nur darin, daß nunmehr die Trag­ arme 3 einstückig mit dem Zylinderblock 10 bzw. mit den unterhalb des Zylinderblockes zur Lagerung der hier nicht dargestellten Kurbelwelle dienenden Teil ausge­ führt, beispielsweise bei der Herstellung angegossen, sind. Auf diese Weise kann in gewissen Fällen die Herstellung und die Montage der Maschine vereinfacht werden, wobei auch hier die Möglichkeit gegeben ist, beispielsweise durch die Gußgestaltung, den Tragarmen eine gewisse Biegeelastizität zu verleihen, was sich günstig im Hinblick auf eine Verringerung der Einlei­ tung von dynamischen Kräften vom Triebwerksträger ins Maschinengehäuse auswirkt.

Bei der in Fig. 8 dargestellten Ausführung ist als wesentlicher Unterschied zu der Ausführungsform nach den Fig. 2 bis 5 (siehe Darstellung auf der linken Sei­ te der Fig. 2) der Tragarm 3 außerhalb des ölbenetzten Raumes des Maschinengehäuses 2 angeordnet. Zu diesem Zweck ist an der stirnseitigen Hauptlagerwand 9 ein beispielsweise ringförmig und konzentrisch um die Kur­ belwellenachse 21 angegossener Ansatz 32 angebracht, der bis in den Bereich eines durch eine Öldichtung 22′ elastisch abgedichteten Durchtritts durch das Maschi­ nengehäuse 2 vorsteht. Der in diesem Beispiel an Be­ festigungsstellen 5 auch unterhalb der Kurbelwellen­ achse 21 befestigte Tragarm 3 ist von außerhalb des Ma­ schienengehäuses 2 auf den Ansatz 32 aufgeschraubt und im Bereich seines Kurbelwellendurchtritts ebenfalls mit einer Öldichtung 22 versehen. Die Tragteile 4 sind hier wiederum nur von durch ihre Mittellinie angedeu­ teten Schrauben samt zugehörigen Durchgangsbohrungen gebildet und dienen in der zu den anderen Ausführungs­ formen bereits ausführlich beschriebenen Weise zur Lagerung des Triebwerksträgers 1 gegenüber dem Maschi­ nengehäuse 2.

Diese Ausführungsform bringt gewisse Montageer­ leichterungen, da die Tragarme 3 bzw. Tragteile 4 be­ reits nach Abnahme eines einzelnen äußeren Deckels 14 zugänglich sind.

Claims (6)

1. Brennkraftmaschine, deren Zylinderblock, Zylinderkopf und Kurbelwellenlagerung in Form eines Triebwerksträ­ gers eine Baueinheit bilden, die über eine starre Be­ festigung im den Triebwerksträger zumindest teilweise umgebenden Maschinengehäuse aufgehängt ist und wobei die Befestigung des Triebwerksträgers über einzelne starre Tragteile erfolgt, die im Bereich von Stellen hoher mechanischer Eingangsimpedanz des Maschinenge­ häuses, insbesondere im Bereich der Stirnseiten liegen, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits starr mit dem Maschinengehäuse und an­ dererseits starr mit dem Triebwerksträger verbundenen Tragarme (3) zufolge ihres Materials und/oder ihrer Formgebung als biegeelastische Träger zwischen der starren Befestigung am Triebwerksträger (1) einerseits und am Tragteil (4) andererseits körperschalldämmend sind.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Tragarme (3) durchgehend ausge­ bildet sind und jeweils zur gemeinsamen Befestigung des Triebwerksträgers (1) an beiden Seiten des Maschinenge­ häuses ( 2) dienen.

3. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Tragarme (3) bzw. Tragteile (4) außerhalb des ölbenetzten Innenraumes des Maschinenge­ häuses (2) angeordnet sind.

4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß Einstellelemente (23) an den Tragteilen (4) zum Ausgleich von Herstellungs- und Mon­ tagetoleranzen vorgesehen sind.

5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ausgebildet als Ottomotor, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung der Tragarme am Triebwerksträger jeweils im Bereich der Kurbelwellenhauptlagerwand und/oder im Bereich der Unterkante des Zylinderblockes und/oder im Bereich des unteren Lagerbügels erfolgt.

6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ausgebildet als Dieselmotor, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung der Tragarme (3) am Triebwerksträ­ ger (1) jeweils im Bereich oberhalb der Kurbelwellen­ achse (21) erfolgt.