DE3911014C2 - Zylinderblock-Verstärkungskonstruktion - Google Patents

Zylinderblock-Verstärkungskonstruktion

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Description

Es ist eine Zylinderblock-Verstärkungskonstruktion für einen Motor des Typs mit tiefer Schürze bekannt, wie sie z. B. in der japanischen Gebrauchsmusterveröffent­ lichung Nr. 55-40360 (1980) offenbart ist, bei der ein Verstärkungselement zwischen dem Zylinderblock und der Ölwanne angeordnet ist. Das Verstärkungselement besitzt ein Rahmenelement, das zwischen dem Schürzen­ bereich des Zylinderblocks und einen Schienenbereich bzw. Leistenbereich der Ölwanne festgeklemmt ist, eine Mehrzahl von in dem Rahmenelement integral ausge­ bildeten und durch Schrauben an Hauptlagerschließteilen befestigten Querelementen sowie ein längliches Element, das derart integral ausgebildet ist, daß es die Querelemente miteinander verbindet, wobei dieses längliche Element eine Erhöhung der Steifigkeit des Schürzenbereichs des Zylinderblocks sowie der die Hauptlager umgebenden Bereiche bewirkt.

Man kann nun versuchen, das vorstehend erwähnte Ver­ stärkungselement bei einem Motor des Halbschürzen- Typs anzuwenden, indem man das Gewicht des Verstärkungs­ elements reduziert, während man die hohe Steifigkeit des Verstärkungselements beibehält. Zum Beispiel kann man das Verstärkungselement mit einer dünneren platten­ artigen Gesamtkonfiguration ausbilden, und man kann seine direkt unterhalb der Zylinder befindlichen Be­ reiche derart nach unten verlagern, daß man eine störende Beeinträchtigung mit dem Kurbelwellenbereich verhindert, wodurch das Verstärkungselement eine im Schnitt wannenartige Konfiguration erhält.

Wenn der durch den Zylinderblock und die Ölwanne definierte Raum durch das plattenartige Verstärkungs­ element vollständig in einen oberen Bereich auf der Seite des Kurbelkastens und einen unteren Bereich auf der Seite der Ölwanne unterteilt wird, wird das Innen­ volumen des oberen Raumbereichs auf der Seite des Kurbelkastens reduziert, wodurch die die hin- und her­ gehende Bewegung des Kolbens in jedem Zylinder be­ gleitende Bewegung von Gasen in dem Kurbelkasten be­ hindert wird. Der auf den Kolben wirkende Gegendruck steigt daher an, und der sich daraus ergebende An­ stieg des Widerstands gegen die Hin- und Herbewegung Verursacht ein Absinken des thermischen Wirkungsgrads des Motors. Es ist daher erforderlich, das platten­ artige Verstärkungselement an den direkt unterhalb Von den Zylindern befindlichen Stellen mit Belüftungs­ bodenöffnungen zur Strömungsverbindung zwischen dem oberen Raumbereich auf der Seite des Kurbelkastens und dem unteren Raumbereich auf der Seite der Ölwanne aus­ zustatten.

Die Ausbildung dieser Bodenöffnungen führt jedoch zu einem Absinken der Steifigkeit des Verstärkungs­ elements. Es ist daher wünschenswert, daß die Öffnungsfläche der Bodenöffnungen so klein wie möglich gehalten wird. Der Anstieg des Gegendrucks bei einem bestimmten Kolben ist von den Beziehungen zwischen der Hin- und Herbewegung dieses Kolbens und den Hin- und Herbewegungen der benachbarten Kolben abhängig. Wenn die direkt unter den Zylindern befindlichen Bodenöffnungen alle dieselbe Größe auf­ weisen, wird somit der auf den Kolben in einem be­ stimmten Zylinder wirkende Gegendruck größer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zylinderblock- Verstärkungskonstruktion zu schaffen, durch die sich eine hohe Verstärkungswirkung mit kleinen und leichten Verstärkungselementen erzielen läßt, und wodurch sich weiterhin ein auf den Kolben wirkender Gegendruck aus dem Kurbelkastenbereich verhindern bzw. unterdrücken läßt.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die erfindungsgemäße Konstruktion läßt sich die Steifigkeit des Motorblocks durch das Kombinieren des Schürzenbereichs des Zylinderblocks mit dem vorderen und dem hinteren äußeren vorstehenden Bereich des Verstärkungselements steigern.

Die in dem Bodenflächenbereich des Verstärkungselements ausgebildeten, im Anspruch 17 angegebenen Bodenöffnungen dienen der Luftdurchströmung bzw. Belüftung. Da die Ausbildung der Bodenöffnungen eine Reduzierung der Steifigkeit des Verstärkungselements hervorruft, ist es wünschenswert, daß die Öffnungsfläche der Bodenöffnungen auf einen mini­ malen erforderlichen Wert festgelegt wird. Gemäß der vor­ liegenden Erfindung ist die Öffnungsfläche der Bodenöff­ nung jeweils an solchen Stellen, an der der unmittelbar über der betreffenden Bodenöffnung angeordnete Kolben sich phasengleich mit einem benachbarten Kolben hin- und herbewegt, großer als an anderen Stellen ausgebildet. Dort, wo sich der Kolben phasengleich mit dem benachbar­ ten Kolben hin- und herbewegt, besteht die Tendenz, daß der bei der nach unten gehenden Bewegung des Kolbens auf den Kolben ausgeübte Gegendruck hoher ist als der ent­ sprechende Gegendruck bei anderen Kolben. Zur Vermeidung des durch diese Tendenz hervorgerufenen Anstiegs des Gegendrucks bildet man die betreffende Bodenöffnung größer aus. Dagegen wird dort, wo der Kolben nicht mit irgendeinem benachbarten Kolben phasengleich hin- und herbewegt wird, der bei der nach unten gehenden Bewegung des Kolbens auf den Kolben ausgeübte Gegendruck in ein­ facher Weise in den Raum unterhalb des benachbarten Kol­ bens freigesetzt, es genügt in diesem Fall daher eine Boden­ öffnung kleinerer Fläche. Da sich die Bodenöffnung auf diese Weise kleiner ausbilden läßt, wird die Festigkeit des Verstärkungselements entsprechend gesteigert.

Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand der zeichnerischen Darstellungen eines Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Perspektivansicht eines Verstärkungs­ elements gemäß einem Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2, 3 und 4 Schnittansichten entlang der Linie A-A, der Linie B-B bzw. der Linie C-C der Fig. 1, wobei das Verstärkungselement an einem Motor montiert dargestellt ist und

Fig. 5 eine Draufsicht unter Darstellung der Formen der in dem Verstärkungselement vorgesehenen Bodenöffnungen.

Fig. 1 zeigt ein Verstärkungselement 1 für einen 4- Zylinder-Reihenmotor. Das Verstärkungselement 1 umfaßt drei Verstärkungsteile 3, die mit einer Hauptplatte 2 verschweißt sind, wobei die Schnitte A-A, B-B und C-C des Verstärkungselements in dem an dem Motor montierten Zustand in den Fig. 2, 3 bzw. 4 dargestellt sind.

Die Fig. 2, 3 und 4 zeigen einen Zylinderblock 4, einen Schürzenbereich 5 des Zylinderblocks 4, eine Ölwanne 6, einen Schienen- bzw. Leistenbereich 7 der Ölwanne sowie Schrauben 8 zum Befestigen des erfindungsgemäßen Ver­ stärkungselements 1 und des Ölwannen-Leistenbereichs 7 an einem unteren Bereich des Zylinderblock-Schürzen­ bereichs 5. Außerdem sind eine Kurbelwelle 9, Haupt­ lagerschließteile 10 zum Befestigen der Kurbelwelle 9 an dem Zylinderblock 4, Kolben 11 sowie Pleuelstangen 12 gezeigt. Der 4-Zylinder-Reihenmotor besitzt natür­ lich fünf Hauptlagerschließteile bzw. Hauptlager­ kappen 10.

Die erfindungsgemäße Zylinderblock-Verstärkungs­ konstruktion umfaßt den Zylinderblock 4 des Halb­ schürzen-Typs, bei dem sich das untere Ende, an dem die Ölwanne 6 befestigt ist, des Schürzenbereichs 5 bzw. der herabgezogenen Seitenwände des Zylinderblocks 4 oberhalb der unteren Enden der die Kurbelwelle 9 tragenden Lagerschließteile 10 befindet, sowie das Verstärkungs­ element 1, das innerhalb der Ölwanne 6 angeordnet und an dem unteren Ende des Schürzenbereichs 5 be­ festigt ist, wobei das Verstärkungselement 1 mit einer plattenartigen Konfiguration und einer im wesentlichen wannenartigen Querschnittsgestalt aus­ gebildet ist und das Verstärkungselement 1 einen Bodenflächenbereich 13, sich von den beiden seit­ lichen Enden des Bodenflächenbereichs 13 nach oben erstreckende Seitenflächenbereiche 14 sowie Flansch­ bereiche 15 umfaßt, die an den oberen Rändern der Seitenflächenbereiche 14 vorgesehen sind und zur Befestigung an dem unteren Ende des Schürzenbereichs 5 in Axialrichtung der Kurbelwelle 9 vorgesehen sind. Außerdem ist das Verstärkungselement 1 mit - hinsicht­ lich der Axialrichtung der Kurbelwelle 9 - äußeren,Vorstehenden Bereichen 16 an seinen beiden Endbereichen ausgebildet, wobei die an seinen Enden befindlichen bzw. äußeren vorstehenden Bereiche 16 Von dem Bodenflächenbereich 13 und den Seiten­ flächenbereichen 14 jeweils in Richtung nach innen vorstehen und eine Gegenfläche aufweisen, die in Axial­ richtung der Kurbelwelle 9 gesehen mit im wesentlichen wannenartiger Querschnittsgestalt ausgebildet ist und der unteren Fläche sowie den Seitenflächen des Lagerschließteils 10 gegenüberliegend angeordnet sowie kontinuierlich in die Flanschbereiche 15 übergehend ausgebildet ist. Die vorstehenden Bereiche 16 sind jeweils mit einem Bereich zur Befestigung an der unteren Fläche des Lagerschließteils 10 ver­ sehen, und zwischen den äußeren vorstehenden Be­ reichen 16 ist gegenüber der unteren Fläche jedes Lagerschließteils 10 ein mittlerer vorstehender Be­ reich 160 vorgesehen, der kontiniuerlich in die Seitenflächebereiche 14 übergeht.

Durch die vorstehend beschriebene Konstruktion ist es möglich, die Steifigkeit bzw. Festigkeit des Motor­ blocks durch Kombinieren des Schürzenbereichs 5 des Zylinderblocks 4 mit den Vorstehenden Bereichen 16 an dem vorderen und dem hinteren Ende des Verstärkungs­ elements 1 zu erhöhen.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, umfaßt das Verstärkungs­ element 1 als Hauptkörper die Hauptplatte 2, die aus Metallblech gebildet ist und in eine im wesentlichen wannenartige Gestalt gekrümmt ist. Die Seitenflächen­ bereiche 14 erstrecken sich von den seitlichen Enden des Bodenflächenbereichs 13 der Hauptplatte 2 nach oben, und an den oberen Rändern der Seitenflächenbereiche 14 sind die Flanschbereiche 15 Vorgesehen. Die Flansch­ bereiche 15 sind zusammen mit den Ölwannen-Leisten­ bereichen 7 mittels der Schrauben 8 fest an dem Schürzenbereich 5 des Zylinderblocks angebracht.

Die vorderen und die hinteren Enden 151, 152 der Flanschbereiche 15 des Verstärkungselements 1, die sich gürtelartig entlang der Axialrichtung der Kurbelwelle 9 erstrecken, sind als freie Enden ausgebildet, die sich entlang von Flanschen der Ölwanne 6 erstrecken und in Richtung der Achse der Kurbelwelle 9 offen sind, wobei die freien Enden in bezug auf die Achse der Kurbelwelle 9 in symmetrischen Positionen angeordnet sind. Freiräume 153, 154 zwischen den einander gegen­ überliegenden freien Enden befinden sich auf den End­ seiten der an den Enden des Verstärkungselements 1 gelegenen vorstehenden Bereiche 16, und zwar gesehen in Axialrichtung der Kurbelwelle 9.

Auf diese Weise läßt sich die Steifigkeit des Ver­ stärkungselements 1 sowohl zwischen dem vorderen End­ bereich als auch dem hinteren Endbereich verstärken.

Ein Gehäuse 155 ist an dem vorderen Ende des Zylinder­ blocks 4 angebracht, wobei das untere Ende des Gehäuses 155 mit dem unteren Ende des Schürzenbereichs 5 des Zylinderblocks 4 bündig ist, und die Flanschbereiche 15 an den oberen Rändern der Seitenflächenbereiche 14 des Verstärkungselements 1 sind an Bereichen, die sich an der Frontseite des an dem vorderen Ende befind­ lichen vorstehenden Bereichs 16 befindet, an dem unteren Ende des Gehäuses 155 befestigt, wobei die Flanschbereiche 15 alle zwischen den unteren Enden des Schürzenbereichs 5 und des Gehäuses 155 sowie dem Flansch an dem oberen Rand der Ölwanne 6 festgeklemmt sind.

Durch diese Konstruktion ist auch eine Versteifung des Gehäuses 155 erzielt. Außerdem läßt sich hierdurch die Steifigkeit der Flanschbereiche der Ölwanne 6 durch Festklemmen derselben erhöhen.

An der Frontseite bzw. der außen gelegenen Seite der Gegenfläche des an dem vorderen Ende gelegenen vor­ stehend Bereiches 16 ist das Verstärkungselement 1 mit einer Bodenflächenaussparung 156 versehen, die als Fortsetzung des durch die Flanschbereiche 15 definierten Freiraums 153 ausgebildet ist. Dabei ist die Breite B1 der Bodenflächenaussparung 154 entlang einer zur Axialrichtung der Kurbelwelle 9 orthogonalen Richtung, und zwar gesehen in Zylinder-Axialrichtung, kleiner als der in orthogonaler Richtung vorhandene Abstand B2 zwischen den Flanschbereichen 15 zwischen den an den Enden gelegenen vorstehenden Bereichen 16.

Bei dieser Konstruktion ist es möglich, eine Festig­ keitsabnahme des Verstärkungselements 1 zu verhindern, wobei der vordere Bereich des Verstärkungselements 1 mit der Aussparung 156 Versehen ist, die in die Öl­ wanne 6 hineinragt.

Die Gegenfläche des an dem hinteren Ende gelegenen vorstehenden Bereichs 16 des Verstärkungselements 1 ist mit einer Ausnehmung 157 versehen, und zwar durch Entfernen einer vorbestimmten Materialmenge aus dem hinteren Endrand der Gegenfläche, so daß sich die Ausnehmung 157 in den hinteren Endrand der Gegen­ fläche hinein in Richtung nach vorne erstreckt.

Dadurch lassen sich der Belüftungs- und Ölrückführraum an dem hinteren Endbereich des Verstärkungselements 1 vorsehen. Ein Öldichtungselement 158 ist in jedem der Freiräume 153, 154 an den vorderen und den hinteren Enden der Flanschbereiche 15 angeordnet, und die einander gegenüberliegenden freien Enden sind jeweils mit einem wegstehenden Bereich 159 versehen, der zum in Eingrifftreten mit einer nicht-gezeigten Eingriffs­ vertiefung des Öldichtungselements 158 dient.

Auf diese Weise ist das Öldichtungselement 158 festge­ legt.

Bei dem Gehäuse 155 handelt es sich um ein Ölpumpen­ gehäuse mit einer Pumpenkammer, und der Bodenflächen­ bereich an der Frontseite des am vorderen Ende ge­ legenen vorstehenden Bereichs 16 des Verstärkungs­ elements 1 ist mit einer Aussparung versehen, in die ein Ölfilter 161 einpaßbar ist.

Bei dieser Konstruktion handelt es sich um eine bevor­ zugte Ausbildung für das Ölpumpengehäuse 155 und das Ölfilter 161.

Bei dem mittleren vorstehenden Bereich 160 des Ver­ stärkungselements 1 handelt es sich jeweils um ein plattenartiges Verstärkungsteil 3 mit im wesentlichen hutförmigen Querschnitt, wobei sich der Bereich 160 orthogonal zur Axialrichtung der Kurbenwelle 9 er­ streckt und an dem Bodenflächenbereich 13 sowie den Seitenflächenbereichen 14 des Verstärkungselements 1 fest angebracht ist, und außerdem sind Sitzelemente 18 an den oberen Oberflächen von zwei der drei vorstehenden Bereiche 16, 160 angebracht, wobei die Sitzelemente 18 jeweils mit einem Loch 180 zum Einpassen einer Schraube bzw. eines Bolzens 17, 19 zur Befestigung an dem Lager­ schließteil 10 versehen sind.

Durch Trennen des Verstärkungsteils 3 von dem Ver­ stärkungselement 1 und durch Herstellen des Ver­ stärkungsteils 3 in separater Weise läßt sich die Herstellungseffizienz des Verstärkungselements 1 steigern. Es läßt sich exakt mit der Höhe der Be­ festigungsfläche der vorstehenden Bereiche 160, an der die Lagerschließteile 10 befestigt sind, aus­ richten, und zwar unter Berücksichtigung der Be­ festigungsgenauigkeit des Verstärkungsteils 3 an dem Verstärkungselement 1 sowie der Ausbildungs­ genauigkeit des Verstärkungsteils 3.

Zusätzlich zu den Löchern zum Einpassen der Schrauben 171 zur Befestigung an dem Zylinderblock 4 sind vier der fünf Lagerkappen 10 mit einem Bereich zur Befestigung an einem vorstehenden Bereich 16, 160 des Verstärkungsele­ ments 1 versehen, um dadurch den vorstehenden Bereich 16, 160 und das Lagerschließteil 10 unter Verwendung der Schrauben 17, 19, insbesondere hinsichtlich Mate­ rial, Kopfform, Gewindeform, Selbstsicherung, Einmalge­ brauch oder dergleichen, aneinander zu befestigen.

Der Einfluß einer Belastung, durch die das Lager­ schließteil 10 auf die vorstehenden Bereiche 16, 160 wirkt, ist durch die Verwendung der Schrauben 17, 19 vermindert. Im Gegenteil kann dadurch verhindert werden, daß die Befestigungskraft der Schrauben 171 abnimmt.

Die Befestigungsposition der Spezialschrauben 17, 19 befindet sich zwischen den Löchern zum Einpassen der Schrauben 171 zur Befestigung an dem Zylinderblock 4.

Die Gegenfläche der beiden an den Enden befindlichen, vorstehenden Bereiche 16 gelangt so nahe wie möglich an das Lagerschließteil 10 und erhöht damit die Steifigkeit zwischen den vorstehenden Bereichen 16 und dem Lagerschließteil 10.

Die vorstehenden Bereiche 16, die in zu der Kurbelwelle orthogonaler Richtung länglich ausgebildet sind, erheben sich von den beiden Enden des Bodenflächenbereichs der Hauptplatte 2 und sind durch die Schrauben 17 jeweils an den unteren Bereichen der beiden an den Enden gelegenen Lagerschließteile 10 der fünf Hauptlagerschließteile 10 fest angebracht. Auf der oberen Oberfläche jedes vorste­ henden Bereichs 16 sind zwei zylindrische Sitze 18 vor­ gesehen. Jede der Schrauben 17 ist von der Unterseite der Hauptplatte 2 her durch den Sitz 18 hindurchgeführt und an dem Hauptlagerschließteil 10 fest angebracht.

Der Motor umfaßt vier Zylinderbohrungen, die in Axial­ richtung der Kurbelwelle 9 angeordnet sind, und alle der Lagerschließteile 10, mit Ausnahme lediglich des in der Mitte angeordneten Lagerschließteils, sind mit den entsprechenden vorstehenden Bereichen 16, 160 in diesen gegenüberliegender Weise verbunden.

Das mittlere Lagerschließteil 10, das sich zwischen den einander benachbarten, sich phasengleich hin- und herbewegenden Kolben 11 befindet, wird mit einer größeren durch die Hin- und Herbewegung verursachten Trägheitskraft als die anderen Lagerschließteile 10 beaufschlagt. Dadurch, daß das mittlere Lagerschließ­ teil 10 nicht befestigt ist, läßt sich eine Übertragung großer Vibrationskräfte auf das mittlere Verstärkungs­ teil 3 verhindern. Diese Ausbildung läßt sich durch die Verwendung der Spezialschrauben 19 in einfacher Weise erzielen.

Bei dem Sitzelement 18 auf einem Teil der mittleren vor­ stehenden Bereiche 160 handelt es sich um eine Erhebung oder eine Büchse, in der eine Öffnung 180 zum Einpassen einer Schrauben 19 ausgebildet ist, die sowohl an dem Bodenflächenbereich 13 als auch an der oberen Oberfläche des vorstehenden Bereichs 160 fest angebracht ist.

Die Steifigkeit des Befestigungsbereichs läßt sich durch verbinden des Bodenflächenbereichs 13 des Ver­ stärkungselements 1, der vorstehenden Bereiche 16, 160 und der Erhebung 18 steigern.

Die drei Verstärkungsteile 3 des Verstärkungselements 1 entsprechen den drei mittleren Lagerschließteilen 10 der fünf Hauptlagerschließteile 10 und sind mit zwei der drei mittleren Lagerschließteilen 10 fest verbunden. Genauer gesagt, sind die aus länglichen Metallblechteilen gebil­ deten Verstärkungsteile 3 mit hutförmigem Querschnitt orthogonal zur Kurbelwelle angeordnet und mit der Ober­ seite der Hauptplatte 2 Verschweißt. Außerdem sind die Verstärkungsteile 3 mit Ausnahme des dem mittleren Lager­ schließteil 10 entsprechenden mittleren Verstärkungsteils 3 durch die Schrauben 19 fest an den unteren Bereichen der in einem mittleren Bereich des Motors befindlichen Hauptlagerschließteile 10 angebracht. Zwei zylindrische Sitze 18 sind auch auf der oberen Oberfläche jedes Ver­ stärkungsteils 3, das an einem Hauptlagerschließteil 10 befestigt ist, Vorgesehen, und jede Schraube 19 ist von der Unterseite der Hauptplatte 2 her durch den Sitz 18 hindurchgeführt und fest an dem Hauptlagerschließteil 10 angebracht.

Der wannenartige Querschnitt des Verstärkungselements 1 ist derart ausgebildet, daß obere Abschnitte der Seitenflächenbereiche 14 sich in Axialrichtung der Kurbelwelle 9 gesehen innerhalb des Rotationsweges C der Pleuelstangen 12 befinden, und zwar an den Axial­ positionen der vorstehenden Bereiche 160 in Axial­ richtung.

Durch diese Konstruktion lassen sich die Ölwanne 6 und der Motorblock des Halbschürzen-Typs viel kleiner aus­ bilden.

Die Seitenflächenbereiche 14 des Verstärkungselements 1 sind an oberen Abschnitten zwischen den vorstehenden Be­ reichen 16 mit Aussparungen 21 bzw. Öffnungen versehen, durch die ein Anstoßen der sich entlang ihrer Rotations­ wege C bewegenden Pleuelstangen 12 verhindert ist, und das Verstärkungsteil 3 des mittleren vorstehenden Bereichs 160 setzt sich jeweils bis zu einer oberhalb der Unterkante der jeweiligen Seitenflächen-Aussparung 21 gelegenen Stelle fort.

Auf diese Weise läßt sich die Festigkeit des Verstär­ kungselements 1 erhöhen und das Verstärkungselement 1 kompakt ausbilden, indem die Aussparungen 21 mittels der Verstärkungsteile 3 versteift sind.

Die Seitenflächenbereiche 14 der Hauptplatte 2 sind also mit den Aussparungen bzw. fensterartigen Öffnungen 21 versehen, wobei sich vier solche fensterartige Öffnungen 21 auf jeder Seite befinden, um ein Zusammen­ stoßen mit den Kurbelbewegungsbahnen zu verhindern (genauer gesagt handelt es sich dabei um die Be­ wegungsbahnen der Pleuelstangen 12, die durch die durch Punkte unterbrochene Linie C in Fig. 3 darge­ stellt ist). Jeder Endbereich der Verstärkungsteile 3 erstreckt sich von dem Bodenflächenbereich 13 der Hauptplatte 2 entlang des Seitenflächenbereichs 14 nach oben zu einer Stelle, die sich oberhalb der Unterkante der fensterartigen Öffnungen 21 befindet. Bei den fensterartigen Öffnungen 21 handelt es sich um recht­ eckige Öffnungen gleicher Formgebung, und die Unter­ kanten der auf derselben Seite gelegenen vier fenster­ artigen Öffnungen 21 sind auf einer geraden Linie mit­ einander ausgerichtet. Beide Endbereiche der Ver­ stärkungsteile 3 befinden sich jeweils zwischen den fensterartigen Öffnungen 21 und erstrecken sich nach oben über die Position der Unterkante der fenster­ artigen Öffnungen 21 hinaus. Die Verstärkungsteile 3 sind sowohl oberhalb als auch unterhalb der Position der Unterkante der fensterartigen Öffnungen 21 mit der Hauptplatte 2 verschweißt.

Der Bodenflächenbereich 13 ist mit Bodenöffnungen 22 versehen, wobei jede der Bodenöffnungen 22 zwischen den vorstehenden Bereichen 16, 160 an einer je einem Zylinder entsprechenden Stelle vorgesehen ist und wobei die Fläche der Bodenöffnung 22 jeweils an solchen Stellen, an der der unmittelbar über der be­ treffenden Bodenöffnung 22 angeordnete Kolben 11 von einem sich phasengleich mit diesem bewegenden, benach­ barten Kolben 11 begleitet ist, größer als an anderen Stellen ausgebildet ist.

Die hinsichtlich der Axialrichtung der Kurbelwelle 9 vor­ deren und hinteren Randbereiche der in dem Bodenflächen­ bereich 13 des Verstärkungselements 1 ausgebildeten Öff­ nungen 22 befinden sich bei einem Ansatzbereich 190 der plattenartigen Verstärkungsteile 3 des Verstärkungsele­ ments, wobei jeder Ansatzbereich 190 auf dem Boden­ flächenbereich 13 angebracht ist, wodurch der die Öffnung 22 umgebende umlaufende Rand sowohl durch den Boden­ flächenbereich 13 als auch durch den Ansatzbereich 190 gebildet ist.

Durch Verwendung des Ansatzbereichs 190 an den Ver­ stärkungsteilen 3 läßt sich die Steifigkeit um die Öffnungen 22 herum steigern.

Der Bodenflächenbereich der Hauptplatte 2 ist also mit den Bodenöffnungen 22 ausgestattet, wobei sich jeweils zwei Öffnungen direkt unter jedem der vier Kolben befinden. Die Bodenöffnungen 22 dienen als Ölrückführ­ öffnungen sowie auch als Entlüftungsöffnungen zum Freisetzen des Gegendrucks, der nach Maßgabe der Bewegung der Kolben auf die Kolben 11 ausgeübt wird.

Fig. 5 zeigt in ausgebreiteter Weise die Größen und For­ men der Bodenöffnungen 22. Wie in dieser Figur deutlich gezeigt ist, ist die Öffnungsfläche der Bodenöffnungen 22, die nahe bei den vorstehenden Bereichen 16 an den Enden der Hauptplatte 2 vorgesehen sind, kleiner als die Fläche der in den mittleren Bereichen der Hauptplatte 2 vorgesehenen Bodenöffnungen 22. Wie allgemein bekannt ist, werden von den vier Kolben 11 des 4-ZylinderReihen­ motors die beiden äußeren Kolben 11 gleichphasig mit­ einander bewegt, und die beiden mittleren Kolben werden ebenfalls gleichphasig miteinander bewegt. Die beiden erstgenannten Kolben werden jedoch gegenphasig zu den beiden letztgenannten Kolben bewegt.

Wie in Fig. 4 gezeigt ist, befinden sich die beiden äußeren Kolben 11 des 4-Zylinder-Motors unmittelbar oberhalb der äußeren Bodenöffnungen 22, die jeweils die kleinere Öffnungsfläche aufweisen, während die mittleren Kolben 11 sich unmittelbar oberhalb der mittleren Öffnungen 22 befinden. Genauer gesagt, gibt es für den einen unmittelbar oberhalb der Bodenöffnung 22 gelegenen mittleren Kolben einen sich gleichphasig mit diesem bewegenden Kolben. Ebenso gibt es für den anderen unmittelbar oberhalb der Bodenöffnung 22 gelegenen, mittleren Kolben einen sich gleichphasig mit diesem bewegenden Kolben. Die beiden äußeren Kolben 11 bewegen sich ebenfalls gleichphasig zueinander, jedoch gegenphasig zu den beiden mittleren Kolben 11. Die Öffnungsfläche der mittleren Bodenöffnungen 22 ist größer als die Öffnungs­ fläche der beiden äußeren Bodenöffnungen 22.

Wenn bei der vorstehend beschriebenen Konstruktion die beiden mittleren Kolben nach oben bewegt werden, während die beiden äußeren Kolben nach unten bewegt werden, wird der auf die nach unten bewegten Kolben ausgeübte Gegendruck durch die äußeren Bodenöffnungen 22 sowie seitlich durch die Spalte zwischen den Haupt­ lagerschließteilen 10 und den vorstehenden Bereichen 16 und durch die Spalte zwischen den Hauptlager­ schließteilen 10 und den Verstärkungsteilen 3 freige­ setzt. Dafür läßt sich die Öffnungsfläche der äußeren Bodenöffnungen 22 kleiner ausbilden.

Da die beiden mittleren Kolben gleichzeitig nach unten bewegt werden, kann der auf jeden der mittleren Kolben ausgeübte Gegendruck nicht auf die Seite des sich gleichphasig mit diesem bewegenden benachbarten, mittleren Kolben freigesetzt werden, doch er kann auf die Seite des gegenphasig zu diesem bewegten, anderen benachbarten Kolbens, d. h. auf die Seite des benach­ barten äußeren Kolbens, freigesetzt werden. Wenn die Öffnungsfläche der mittleren Bodenöffnungen 22 nicht etwas größer als die Öffnungsfläche der äußeren Boden­ öffnungen 22 an den beiden Enden ausgebildet ist, unterscheidet sich die Gegendruck-Entlastungs­ charakteristik für die mittleren Kolben von der für die äußeren Kolben.

Man kann die Öffnungsfläche der äußeren Bodenöffnungen 22 an den beiden Enden kleiner als die Öffnungsfläche der mittleren Bodenöffnungen 22 in den Mittelbereichen ausbilden, ohne daß man dadurch irgendein Problem hinsichtlich der Belüftungscharakteristik verursacht. Durch Ausbilden der äußeren Bodenöffnungen 22 mit einer geringeren Größe ist es möglich, die Festigkeit der Hauptplatte 2 entsprechend höher zu halten, und es ist außerdem möglich, an jedem Eckbereich eine Verstärkungs­ rippe auszubilden, die durch den Bodenflächenbereich 13 und den vorstehenden Bereich 160 der Hauptplatte 2 gebildet ist. Die Reduzierung der Größe der Boden­ öffnungen schafft somit mehr räumlichen Spielraum, wodurch sich ein Verstärkungselement 1 mit höherer Steifigkeit bzw. Festigkeit realisieren läßt.

Aus der vorstehenden ausführlichen Beschreibung ergibt sich, daß die erfindungsgemäße Zylinderblock-Verstär­ kungskonstruktion für einen Motor eine wirksame Verstär­ kung des Zylinderblocks mit einem Verstärkungselement ermöglicht, das eine geringe Größe und ein geringes Ge­ wicht aufweist. Da der Bodenflächenbereich des Verstär­ kungselements an den Zylindern jeweils entsprechenden Stellen mit Bodenöffnungen versehen ist, und die Öff­ nungsfläche der Bodenöffnungen an den Stellen, wo der direkt über der betreffenden Bodenöffnung befindliche Kolben von einem sich gleichphasig mit diesem bewegenden, benachbarten Kolben begleitet ist, größer als an anderen Stellen ausgebildet ist, ist es insbesondere möglich, die Flächen der Bodenöffnungen auf minimale erforderliche Werte festzulegen, während sich eine Zunahme des auf den Kolben in einem bestimmten Zylinder ausgeübten Gegen­ drucks verhindern bzw. unterdrücken läßt. Es ist somit möglich, das durch die Bildung der Öffnungen entstehende Absinken der Festigkeit des Verstärkungselements auf ein Minimum zu reduzieren. Auf diese Weise ist ein Verstär­ kungselement geschaffen, das eine ausreichende Gesamt­ festigkeit besitzt, wodurch es eine wirksame Verstärkung des Zylinderblocks schafft. Alternativ ist es möglich, alle fünf vorstehenden Bereiche 16, 160 mit Sitzelementen 18 auszustatten und jeweils an ein Lagerschließteil anzu­ schrauben.

Claims (19)

1. Zylinderblock-Verstärkungskonstruktion für einen Motor, mit einem Zylinderblock des Halbschürzen-Typs, bei dem das an der Ölwanne befestigte untere Ende des Schürzenbereichs oberhalb der unteren Enden von die Kurbelwelle tragenden Lagerschließteilen gelegen ist, und mit einem in der Ölwanne angeordneten und an dem unteren Ende des Schürzenbereichs befestigten Ver­ stärkungselement, dadurch gekennzeichnet,
daß das Verstärkungselement (1) plattenartig ausge­ bildet ist und eine im wesentlichen wannenförmige Querschnittsgestalt aufweist, wobei das Verstärkungs­ element (1) einen Bodenflächenbereich (13), von den beiden Seitenrandbereichen des Bodenflächenbereichs (13) nach oben ansteigende Seitenflächenbereiche (14) sowie an den oberen Rändern der Seitenflächenbereiche (14) vorgesehene Flanschbereiche (15) zur Befestigung an dem in Axialrichtung der Kurbelwelle (9) unteren Ende des Schürzenbereichs (5) besitzt,
daß das Verstärkungselement (1) an seinen beiden - hin­ sichtlich der Axialrichtung der Kurbelwelle (9) - Endbereichen mit äußeren vorstehenden Bereichen (16) versehen ist, die jeweils von dem Bodenflächenbereich (13) und den Seitenflächenbereichen (14) in Richtung nach innen vorstehend ausgebildet sind und eine Gegen­ fläche aufweisen, die mit einer in Axialrichtung der Kurbelwelle (9) gesehen im wesentlichen wannenförmigen Querschnittsgestalt ausgebildet ist, wobei die Gegen­ fläche der unteren Fläche und den Seitenflächen des jeweiligen Lagerschließteils (10) gegenüberliegend an­ geordnet und in die Flanschbereiche (15) kontinuierlich übergehend ausgebildet ist,
daß die äußeren vorstehenden Bereiche (16) jeweils mit einem Bereich zur Befestigung an der unteren Fläche des jeweiligen Lagerschließteils (10) ausgebildet sind, und
daß zwischen den äußeren Vorstehenden Bereichen (16) mindestens ein mittlerer Vorstehender Bereich (160) vor­ gesehen ist, der der unteren Fläche des jeweiligen Lager­ schließteils (10) gegenüberliegend angeordnet und in die Seitenflächenbereiche (14) kontinuierlich über­ gehend ausgebildet ist.
2. Zylinderblock-Verstärkungskonstruktion nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorderen und die hinteren Enden der sich gürtelartig entlang der Axial­ richtung der Kurbelwelle erstreckenden Flanschbereiche (15) des Verstärkungselements (1) als freie Enden aus­ gebildet sind, die sich entlang von Flanschen der Öl­ wanne (6) erstrecken und in Richtung der Achse der Kurbelwelle (9) offen ausgebildet sind, wobei die freien Enden in bezug auf die Achse der Kurbelwelle (9) symmetrisch angeordnet sind und wobei zwischen den einander gegenüberliegenden freien Enden Freiräume (153, 154) an den in Axialrichtung der Kurbelwelle (9) äußeren Endseiten der äußeren vorstehenden Bereiche (16) vorhanden sind.
3. Zylinderblock-Verstärkungskonstruktion nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem vorderen Ende des Zylinderblocks (4) ein Gehäuse (155) befestigt ist, dessen unteres Ende mit dem unteren Ende des Schürzen­ bereichs (5) des Zylinderblocks (4) bündig ist, daß die Flanschbereiche (15) an den oberen Rändern der Seitenflächenbereiche (14) des Verstärkungselements (1) an ihren an der Vorderseite des vorderen, äußeren vor­ stehenden Bereichs (16) gelegenen Bereichen an dem unteren Ende des Gehäuses (155) befestigt sind, und daß die Flanschbereiche (15) alle zwischen den unteren Enden des Schürzenbereichs (5) und des Gehäuses (155) sowie dem Flansch an dem oberen Rand der Ölwanne (6) festgeklemmt sind.
4. Zylinderblock-Verstärkungskonstruktion nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement (1) an der Vorderseite der Gegenfläche seines vorderen äußeren vorstehenden Bereichs (16) mit einer Boden­ flächenaussparung (156) versehen ist, die sich an den durch die Flanschbereiche (15) definierten Freiraum (153) kontinuierlich anschließt, und daß die Breite (B₁) der Bodenflächenaussparung (156) in der zu der Axialrichtung der Kurbelwelle (9) orthogonalen Richtung, gesehen in Zylinderaxialrichtung, kleiner ist als die in dieser orthogonalen Richtung vorhandene Beabstandung zwischen den Flanschbereichen zwischen den äußeren vor­ stehenden Bereichen (16).
5. Zylinderblock-Verstärkungskonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenfläche an dem hinteren äußeren vorstehenden Bereich (16) des Ver­ stärkungselements (1) mit einer Ausnehmung (157) ver­ sehen ist, die durch Wegnahme einer vorbestimmten Materialmenge von dem hinteren Endrand der Gegenfläche gebildet ist.
6. Zylinderblock-Verstärkungskonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenflächenbereich (13) mit Bodenöffnungen (22) versehen ist, wobei die Bodenöffnungen (22) jeweils zwischen den vorstehenden Bereichen (16, 160) an einer jeweils einem Zylinder entsprechenden Stelle vorgesehen sind, und daß die Fläche der Bodenöffnung (22) jeweils an solchen Stellen, an der der unmittelbar über der betreffenden Boden­ öffnung (22) angeordnete Kolben von einem sich phasen­ gleich mit diesem hin- und herbewegenden, benachbarten Kolben (11) begleitet ist, größer als an anderen Stellen ausgebildet ist.
7. Zylinderblock-Verstärkungskonstruktion nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Öldichtungselement (158) in jedem der Freiräume (153, 154) an dem vorderen und dem hinteren Ende der Flanschbereiche angeordnet ist, und daß die einander gegenüberliegenden freien Enden der Flanschbereiche (15) jeweils mit einem vorspringenden Bereich (159) zum Eingreifen in eine Eingriffsvertiefung des Öldichtungselements (158) ausgebildet sind.
8. Zylinderblock-Verstärkungskonstruktion nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Gehäuse (155) um ein Ölpumpengehäuse mit einer Pumpenkammer handelt, und daß der Bodenflächenbereich (13) an der Vorderseite des vorderen äußeren vorstehenden Bereichs (16) des Verstärkungselements (1) mit einer Aussparung zum Einpassen eines Ölfilters (161) versehen ist.
9. Zylinderblock-Verstärkungskonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem mindestens einen mittleren vorstehenden Bereich (160) des Verstär­ kungselements (1) um ein plattenartiges Verstärkungsteil (3) mit im wesentlichen hutförmiger Querschnittsgestalt handelt, das sich orthogonal zu der Axialrichtung der Kurbelwelle erstreckt und an dem Bodenflächenbereich (13) und den Seitenflächenbereichen (14) des Verstär­ kungsteils (1) fest angebracht ist, und daß an der oberen Oberfläche des Vorstehenden Bereichs (16, 160) mindestens ein Sitzelement (18) fest angebracht ist, wobei das Sitz­ element (18) mit einer Öffnung (180) zum Einpassen einer Schraube (17, 19) zur Befestigung an dem jeweiligen Lagerschließteil (10) versehen ist.
10. Zylinderblock-Verstärkungskonstruktion nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Lagerschließ­ teil (10) zusätzlich zu Öffnungen zum Einpassen von Schrauben (171) zur Befestigung an dem Zylinderblock (4) einen Bereich zur Befestigung an dem zugeordneten vor­ stehenden Bereich (16, 160) des Verstärkungselements (1) aufweist, so daß sich der vorstehende Bereich (16, 160) und das Lagerschließteil mittels einer Schraube (17, 19) aneinander befestigen las­ sen.
11. Zylinderblock-Verstärkungskonstruktion nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsposition der Schraube (17, 19) zwischen den Öffnungen zum Einpassen der Schrauben (171) zur Be­ festigung an dem Zylinderblock (4) angeordnet ist.
12. Zylinderblock-Verstärkungskonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor vier in Axial­ richtung der Kurbelwelle (9) angeordnete Zylinder­ bohrungen aufweist, und daß alle Lagerschließteile (10) mit Ausnahme nur des in der Mitte angeordneten Lagerschließteils (10) mit den diesen gegeüberliegenden entsprechenden vorstehenden Bereichen (16, 160) ver­ bunden sind.
13. Zylinderblock-Verstärkungskonstruktion nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sich bei mindestens einer in den Bodenflächenbereich (13) des Verstärkungsteils (1) ausgebildeten Öffnung (22) die Endbereiche hinsichtlich der Axialrichtung der Kurbelwelle (9) jeweils bei einem an dem Bodenflächenbereich (13) angebrachten Ansatzbe­ reich (190) eines plattenartigen Verstärkungsteils (3) des Verstärkungselements (1) befinden, so daß der Um­ fangsrand der Öffnung (22) sowohl durch den Boden­ flächenbereich (13) als auch durch den Ansatzbereich (190) gebildet ist.
14. Zylinderblock-Verstärkungskonstruktion nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Sitz­ teil (18) an dem betreffenden mittleren vorstehenden Bereich (160) um eine Erhebung handelt, in der eine Öffnung (180) ausgebildet ist, in die eine Schraube (19) eingepaßt ist, mit der sowohl der Bodenflächenbereich (13) als auch die obere Ober­ fläche des vorstehenden Bereichs festgelegt sind.
15. Zylinderblock-Verstärkungskonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der wannenförmige Quer­ schnitt des Verstärkungselements (1) derart ausge­ bildet ist, daß sich obere Abschnitte der Seiten­ flächenbereiche (14) in Axialrichtung der Kurbelwelle (9) gesehen in dem Rotationsweg der Pleuelstangen (12) an den axialen Anordnungspositionen der vorstehenden Bereiche (16, 160) befinden.
16. Zylinderblock-Verstärkungskonstruktion nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächenbereiche (14) des Verstärkungselements (1) an oberen Abschnitten zwischen den vorstehenden Bereichen (16, 160) mit Aussparungen (21) Versehen sind, durch die eine Kollision mit den Rotationswegen der Pleuelstangen ver­ hindert ist, und daß der Verstärkungsteil (3) des be­ treffenden mittleren Vorstehenden Bereichs (160) sich bis zu einer Stelle fortsetzt, die sich oberhalb der Unter­ kante der jeweiligen Seitenflächenaussparungen (21) befindet.
17. Zylinderblock-Verstärkungskonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 16 mit einer Ölwanne und einem Verstärkungselement, das zwischen dem Schürzenbereich des Zylinderblocks und der Ölwanne angebracht und an die Kurbelwelle tragenden Lagerschließteilen befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement (1) plattenartig ausge­ bildet ist und eine im wesentlichen wannenförmige Querschnittsgestalt aufweist, wobei das Verstärkungs­ element (1) einen Bodenflächenbereich (13), von den beiden Seitenrandbereichen des Bodenflächenbereichs (13) nach oben ansteigende Seitenflächenbereiche (14) sowie an den oberen Rändern der Seitenflächenbereiche (14) Vorgesehene Flanschbereiche (15) zur Befestigung an dem unteren Ende des Schürzenbereichs (5) besitzt, daß das Verstärkungselement (1) an Stellen, die jedem Lagerschließteil (10) in Axialrichtung der Kurbel­ welle (9) entsprechen, mit vorstehenden Bereichen (16, 160) ausgebildet ist, die orthogonal zur Axialrichtung der Kurbelwelle (9) länglich ausgebildet sind, wobei ein Teil der Vorstehenden Bereiche (16, 160) einen an den Lagerschließteilen (10) befestigten Bereich aufweist, und daß das Verstärkungselement (1) in seinem Boden­ flächenbereich (13) mit Bodenöffnungen (22) versehen ist, die jeweils zwischen den vorstehenden Bereichen (16, 160) an jedem Zylinder entsprechenden Stellen vorgesehen sind, wobei die Fläche der Bodenöffnung (22) jeweils an solchen Stellen, an der der unmittelbar über der betreffenden Bodenöffnung (22) angeordnete Kolben (11) Von einem sich phasengleich mit diesem hin- und herbewegenden, benachbarten Kolben (11) be­ gleitet ist, größer als an anderen Stellen ausgebildet ist.
18. Zylinderblock-Verstärkungskonstruktion nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die vorstehenden Bereiche mit Ausnahme der in Axialrichtung der Kurbelwelle (9) an den beiden Enden des Verstärkungselements (1) angeordneten vorstehenden Bereiche als plattenartige Verstärkungsteile (3) ausge­ bildet sind, und daß - hinsichtlich der Axialrichtung der Kurbelwelle (9) - Endbereiche der in dem Boden­ flächenbereich (13) des Verstärkungselements (1) ge­ bildeten Öffnungen (22) sich jeweils bei einem an dem Bodenflächenbereich (13) befestigten Ansatzbereich (190) des Verstärkungsteils (3) befinden, so daß der Umfangs­ rand jeder Öffnung (22) sowohl durch den Bodenflächen­ bereich (13) als auch durch den Ansatzbereich (190) gebildet ist.
19. Zylinderblock-Verstärkungskonstruktion nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die vorstehenden Bereiche mit Ausnahme der in Axialrichtung der Kurbelwelle (9) an den beiden Enden des Verstärkungselements (1) angeordneten vorstehenden Bereiche als plattenartige Verstärkungsteile (3) ausge­ bildet sind, und daß - hinsichtlich der Axialrichtung der Kurbelwelle (9) - Endbereiche der in dem Boden­ flächenbereich (13) des Verstärkungselements (1) ge­ bildeten Öffnungen (22) sich jeweils bei einem an dem Bodenflächenbereich (13) befestigten Ansatzbereich (190) des Verstärkungsteils (3) befinden, so daß der Umfangs­ rand jeder Öffnung (22) sowohl durch den Bodenflächen­ bereich (13) als auch durch den Ansatzbereich (190) gebildet ist.
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