DE3937587C2 - Hubkolben-Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hubkolben-Brennkraft­ maschine für ein Kraftfahrzeug entsprechend dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

In der Druckschrift US 4,361,059 ist eine sich in Fahr­ zeuglängsrichtung erstreckende Brennkraftmaschine gezeigt, die aus zwei sechszylindrigen, stirnseitig zusammengesetz­ ten V-Motoren gebildet ist. Bei dieser Brennkraftmaschine ist parallel zu den koaxial gelagerten Kurbelwellen der beiden V-Motoren die Antriebswelle angeordnet und sind die Kurbelwellen und die Antriebswelle über ein Planetenge­ triebe miteinander verbunden.

Aus den Druckschriften US 2,689,013 und DE-OS 15 30 625 sind des weiteren Triebwerksanordnungen für Kraftfahrzeuge be­ kannt, die zwei oder mehr einander gegenüberliegende Trieb­ werke mit in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Kurbelwellen aufweisen, zwischen denen ein Kegelradgetriebegehäuse ange­ ordnet ist, über dessen Kegelräder die Kurbelwellen mit der sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Abtriebswelle verbunden sind. An das Kegelradgetriebegehäuse schließt sich ein Differentialgehäuse und an dieses ein Schaltgetriebege­ häuse an. Bei einer derartigen Triebwerksanordnung ist zwar der Platzbedarf in Fahrzeuglängsrichtung gegenüber einer Anordnung, bei der die Kurbelwelle in Fahrzeug­ längsrichtung verläuft, erheblich verringert, jedoch wird nun viel Raum in Fahrzeugquerrichtung beansprucht, so daß es nicht möglich ist, ein Triebwerk mit großer Zylinder­ zahl, beispielsweise mit zwölf Zylindern, im Motorraum eines vorhandenen Kraftfahrzeuges unterzubringen.

Schließlich ist aus der Druckschrift DE-PS 762 655 eine gattungsgemäße Hubkolben-Brennkraftmaschine für ein Kraft­ fahrzeug mit zwei Zylindergruppen in einem Zylinderkurbel­ gehäuse bekannt, deren Kurbelwelle(n) sich in Fahrzeugquer­ richtung erstreckt bzw. erstrecken und über ein Getriebe mit einer Abtriebswelle verbunden ist bzw. sind, die in einer in Fahrzeuglängsrichtung und zwischen den Zylinder­ gruppen verlaufenden Ebene liegt, wobei das Zylinderkurbel­ gehäuse zwischen den beiden Zylindergruppen einen quer zur Kurbelwellen-Drehachse verlaufenden, im wesentlichen senk­ rechten, durchgehenden Schacht aufweist, in dem zumindest ein Teil des Getriebes zwischen der Kurbelwelle bzw. den Kurbelwellen und der Abtriebswelle sowie der Antrieb der in den Zylinderköpfen der Zylinderreihen gelagerten Nocken­ wellen angeordnet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hubkolben- Brennkraftmaschine der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die einen möglichst geringen Platzbedarf nicht nur in Fahrzeug­ längsrichtung, sondern auch in Fahrzeugquerrichtung hat und dadurch in vorhandene Motorräume anstelle von Brennkraft­ maschinen mit geringerer Zylinderzahl untergebracht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine wird der platzsparende Aufbau dadurch erreicht, daß durch die Wahl von Zylindergruppen mit V-förmig angeordneten Zylinder­ reihen und die Anordnung der Zylinderreihen in der bean­ spruchten Weise ohne zusätzlichen Platzbedarf Raum für die Flanschfläche zum Anschluß des Getriebegehäuses geschaffen wird. Der axiale Versatz der Zylinderreihen jeder Zylin­ dergruppe ergibt sich dadurch, daß bei V-Brennkraftmaschi­ nen in aller Regel auf jedem Kurbelzapfen der Kurbelwelle nebeneinander zwei Pleuel gelagert sind, von denen das eine Pleuel einem Kolben der ersten Zylinderreihe und das andere Pleuel einem Kolben der zweiten Zylinderreihe zugeordnet ist.

Dieser axiale Versatz der Zylinderreihen jeder Zylinder­ gruppe kann auf der in Fahrtrichtung vorne liegenden Seite des Zylinderkurbelgehäuses in vorteilhafter Weise zur Unterbringung der Antriebe von Hilfsaggregaten verwendet werden, indem die Kurbelwellen seitlich aus dem Zylinder­ kurbelgehäuse herausgeführt sind und Räder zum Antrieb von Nebenaggregaten tragen, die auf der in Fahrtrichtung vorne liegenden Seite des Zylinderkurbelgehäuses unterhalb der dort angeordneten Zylinderreihen vorgesehen sind. Damit wird für diese Nebenantriebe kein zusätzlicher Raum in axialer Richtung der Brennkraftmaschine und auch kaum zu­ sätzlicher Raum für die Nebenaggregate selbst in Fahrzeug­ längsrichtung benötigt, da diese Nebenaggregate sich weit­ gehend unter den sich schräg nach vorne und oben er­ streckenden Zylinderreihen befinden.

Der das Abtriebsgetriebe und den Nockenwellenantrieb auf­ nehmende Schacht ist vorzugsweise nach unten zu offen und mündet in eine auf der Unterseite des Zylinderkurbelge­ häuses angeordnete Ölwanne. Dadurch kann das Schmieröl für die Nockenwellenlager aus den Zylinderköpfen direkt in die Ölwanne abfließen.

Das Triebwerk zur Übertragung der Antriebsleistung von den Kurbelwellen auf die Abtriebswelle kann unterschiedlich ausgestaltet sein. Nach einem Vorschlag der Erfindung sind die Kurbelwellen der beiden Zylindergruppen zu einer Ein­ heit verbunden, die innerhalb des Schachtes ein Kegelrad trägt, das mit einem Kegelrad in Eingriff ist, welches auf der im Zylinderkurbelgehäuse gelagerten Abtriebswelle sitzt. Diese Einheit trägt außerdem mindestens ein An­ triebsrad für den Nockenwellenantrieb. Nach einem anderen Vorschlag der Erfindung tragen die Kurbelwellen der beiden Zylindergruppen an den einander zugewandten Enden je ein Stirnrad, das mit einem Stirnrad auf einer Zwischenwelle in Eingriff steht, die ein Kegelrad trägt, das mit einem Kegelrad kämmt, welches auf der Abtriebswelle sitzt. Da­ durch werden die Schwingungen der Kurbelwellen von der Abtriebswelle weitgehend ferngehalten.

Zum Antrieb eines Lüfterrades auf der in Fahrtrichtung vorne liegenden Seite des Zylinderkurbelgehäuses kann eine mit der Abtriebswelle in Antriebsverbindung stehende, parallel oder koaxial zu dieser verlaufende Nebenwelle vorgesehen sein, die sich durch den Schacht und die den Schacht begrenzende Wand auf der Vorderseite des Zylin­ derkurbelgehäuses erstreckt und mit dem Lüfterrad in Ver­ bindung steht. Diese Nebenwelle kann gleichzeitig als Antriebswelle für eine Schmierölpumpe dienen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sowie eine Ab­ wandlung derselben werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Zylinder­ kurbelgehäuses

Fig. 2 eine Draufsicht des Zylinderkurbelgehäuses von Fig. 1,

Fig. 3 das Zylinderkurbelgehäuse von Fig. 1 in Ansicht von unten, teilweise geschnitten, mit dem Kurbel­ trieb und den von diesem angetriebenen Bau­ elementen,

Fig. 4 einen Schnitt entlang Linie 4-4 in Fig. 3,

Fig. 5 eine abgewandelte Ausführung der Verbindung zwischen den Kurbelwellen und der Abtriebswelle, und

Fig. 6 einen Teilschnitt entlang Linie 6-6 in Fig. 5.

Es sei zunächst auf die Fig. 1 bis 4 Bezug genommen, in denen ein einteiliges Zylinderkurbelgehäuse 1 dargestellt ist, das zwei Zylindergruppen 2 und 3 mit jeweils zwei Zylinderreihen 2a und 2b bzw. 3a und 3b in V-Anordnung aufweist. Die Zylinderreihen 2a und 3a, die in Fahrtrich­ tung F hinten liegen, sind gegenüber den in Fahrtrichtung vorn liegenden Zylinderreihen 2b und 3b axial nach außen versetzt, wodurch zwischen den Zylinderreihen 2a und 3a Platz für die Unterbringung einer kreisförmigen Flansch­ fläche 4 für ein Getriebegehäuse geschaffen ist. Dieser axiale Versatz, der insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist, ergibt sich dadurch, daß auf jedem Kurbelzapfen der Kurbelwelle nebeneinander zwei Pleuel gelagert sind, von denen das eine Pleuel einem Kolben der ersten Zylinder­ reihe und das zweite Pleuel einem Kolben der zweiten Zylinderreihe zugeordnet ist.

Zwischen den beiden Zylindergruppen 2 und 3 weist das Zylinderkurbelgehäuse 1 einen quer zur Kurbelwellen- Drehachse 5 verlaufenden, im wesentlichen senkrechten, durchgehenden Schacht 6 auf.

Im Zylinderkurbelgehäuse 1 ist eine einstückige Kurbel­ welle gelagert, die für jede Zylindergruppe 2 und 3 einen Kurbelwellenteil 7 bzw. 8 mit jeweils drei Pleuelzapfen 9 bzw. 10 aufweist, auf denen jeweils zwei nicht darge­ stellte Pleuel angeordnet sind, von denen das eine, wie vorher erwähnt, einem Kolben der einen Zylinderreihe und das andere einem Kolben der anderen Zylinderreihe zuge­ ordnet ist. Die Kurbelwelle 7, 8 ist in den Seitenwänden 11 und 12 des Schachtes 6 gelagert und erstrecken sich durch den Schacht 6. Innerhalb des Schachtes 6 ist die Kurbelwelle 7, 8 mit einem angeformten Kegelrad 14 ver­ sehen, das mit einem Kegelrad 15 in Eingriff ist, welches auf einer Abtriebswelle 16 sitzt, die sich senkrecht zu der Drehachse 5 der Kurbelwelle 7, 8 durch die Flansch­ fläche 4 erstreckt und in einer Wand des Zylinderkurbel­ gehäuses 1 gelagert ist, wie dies aus Fig. 3 ersichtlich ist. Die Kurbelwelle 7, 8 ist innerhalb des Schachtes 6 mit einem Kettenrad 17 versehen, über welches die Nocken­ wellen angetrieben werden, wie dies später in Verbindung mit Fig. 4 beschrieben wird.

Die Kurbelwelle 7, 8 ist seitlich aus dem Zylinderkurbel­ gehäuse 1 herausgeführt und trägt an ihren Enden Räder 18 und 19 zum Antrieb von Nebenaggregaten 20 und 21, die auf der in Fahrtrichtung F vorne liegenden Seite des Zylinder­ kurbelgehäuses 1 unterhalb der dort angeordneten Zylinder­ reihen 2b und 3b vorgesehen sind, wie dies strichpunktiert auch in Fig. 1 angedeutet ist. Dabei wird der vorher er­ wähnte axiale Versatz der Zylinderreihen, durch den die äußeren Enden der Zylinderreihen 2b und 3b gegenüber den äußeren Enden der Zylinderreihen 2a und 3a zurückgesetzt sind, zur teilweisen Unterbringung der Antriebsräder 18 und 19 und der von diesen angetriebenen Riemen 22 und 23 verwendet.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, ist auf den Schacht 6 ein Lagergehäuse 24 mit einem Deckel 25 aufgesetzt, in dem ein Antriebsrad 26 gelagert ist, das durch eine Kette 27 mit dem Kettenrad 17 auf der Kurbelwelle 7, 8 in Antriebsver­ bindung steht. Das Kettenrad 26 ist mit einem koaxialen Ketten- oder Zahnriemenrad 28 verbunden, welches über eine Kette oder einen Zahnriemen 29 die schematisch ange­ deuteten, in den Zylinderköpfen 30 gelagerten Nockenwellen 30a antreibt. Wie ebenfalls aus Fig. 4 ersichtlich ist, erstreckt sich durch den Schacht 6 eine parallel zu der Antriebswelle 16 angeordnete Nebenwelle 31, die mit der Antriebswelle 16 durch Zahnräder 32 und 33 und eine Kette 34 in Antriebsverbindung steht. Die Nebenwelle 31 er­ streckt sich über die in Fahrtrichtung F vorne liegende Begrenzungswand des Schachtes 6 hinaus und steht über Riemenscheiben 35 und 36 und einen Riemen 37 mit der Welle 38 eines Lüfterrades 39 in Antriebsverbindung. Die Welle 38 ist in einem Fortsatz 40 des Getriebekurbelgehäuses 1 gelagert. Die Nebenwelle 31 treibt außerdem eine Schmier­ ölpumpe 41 an, die in einer unterhalb des nach unten zu offenen Schachtes 6 angeordneten, an dem Boden des Zylinderkurbelgehäuses 1 angeflanschten Ölwanne 42 sitzt.

Es sei nun auf Fig. 5 und 6 Bezug genommen, in denen eine Abwandlung des dargestellten Ausführungsbeispiels gezeigt ist. Dabei ist für jede Zylindergruppe eine Kurbelwelle 7' bzw. 8' vorgesehen, die jeweils zwischen der Seitenwand 11 bzw. 12 des Schachtes 6 und dem dieser benachbarten Kurbelzapfen 9' bzw. 10' ein Stirnrad 33 bzw. 34 trägt.

Diese Stirnräder 33, 34 sind mit Stirnrädern 35 bzw. 36 in Eingriff, welche auf einer Zwischenwelle 37 angeordnet sind, das ein Kegelrad 38 trägt, welches seinerseits mit einem Kegelrad 39 in Eingriff ist, das auf der Abtriebs­ welle 16' sitzt. Die Zwischenwelle 37 mit den Stirnrädern 35 und 36 und dem Kegelrad 38 sowie die Abtriebswelle 16' mit dem Kegelrad 39 sind in einem Lagerbock 44 gelagert, der in das Zylinderkurbelgehäuse 1 in der Ebene des Schachtes 6 eingesetzt ist. Das Ende 45 der Kurbelwelle 7' ragt in den Schacht 6 hinein und trägt ein Antriebsrad 17' für die Nockenwellen. Durch die Aufteilung der einteiligen Kurbelwelle von Fig. 1 bis 4 in zwei Teilwellen 7', 8' werden Schwingungen der Kurbelwellen von der Antriebswelle 16' weitgehend ferngehalten.

Durch die Bildung einer Fahrzeug-Brennkraftmaschine aus zwei V6-Einheiten, deren Kurbelwelle(n) sich quer zur Fahrtrichtung, also in Fahrzeugquerrichtung erstreckt bzw. erstrecken, durch die Anordnung des die Kurbelwelle(n) mit der in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Abtriebswelle verbindenden Getriebes zumindest teilweise in einem Schacht zwischen den Zylindergruppen und durch die Aus­ nutzung des axialen Versatzes der Zylinderreihen jeder Zylindergruppe einerseits zur Unterbringung des Getriebe­ gehäuseflansches zwischen den Zylindergruppen und anderer­ seits zur Unterbringung der Antriebe für die Neben­ aggregate an den Außenseiten der Zylindergruppen wird in Verbindung mit der Anordnung der Nebenaggregate auf der in Fahrtrichtung vorne liegenden Seite des Zylinderkurbelge­ häuses unterhalb der dort angeordneten Zylinderreihen ein äußerst platzsparender Aufbau sowohl in Fahrzeuglängs­ richtung als auch in Fahrzeugquerrichtung erreicht.

Claims (10)

1. Hubkolben-Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug mit zwei Zylindergruppen in einem Zylinderkurbelgehäuse, deren Kurbelwelle(n) sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckt bzw. erstrecken und über ein Getriebe mit einer Abtriebswelle verbunden ist bzw. sind, die in einer in Fahrzeuglängsrichtung und zwischen den Zylindergruppen verlaufenden Ebene liegt, wobei das Zylinderkurbelgehäuse (1) zwischen den beiden Zylindergruppen (2, 3) einen quer zur Kurbelwellen- Drehachse (D) verlaufenden, im wesentlichen senk­ rechten, durchgehenden Schacht (6) aufweist, in dem zumindest ein Teil des Getriebes (14, 15) zwischen der Kurbelwelle (7, 8) bzw. den Kurbelwellen (7', 8') und der Abtriebswelle (16) sowie der Antrieb (17, 27) der in den Zylinderköpfen (30) der Zylinderreihen gelager­ ten Nockenwellen (30a) angeordnet ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• 1. die beiden Zylindergruppen (2, 3) weisen jeweils zwei Zylinderreihen (2a, 2b; 3a, 3b) in V-Anordnung und ein gemeinsames, einteiliges Zylinderkurbelgehäuse (1) auf,
• 2. von den beiden Zylinderreihen (2a, 2b) jeder Zylinder­ gruppe (2, 3) ist die in Fahrtrichtung (F) hinten liegende Zylinderreihe (2a, 3a) gegenüber der in Fahrt­ richtung vorne liegenden Zylinderreihe (2b, 3b) axial nach außen versetzt, und
• 3. auf der in Fahrtrichtung (F) hinten liegenden Seite des Zylinderkurbelgehäuses ist zwischen den Zylinderreihen (2a, 3a) eine zur Abtriebswelle (16) konzentrische, kreisförmige Flanschfläche (4) für ein Getriebegehäuse vorgesehen.

2. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwelle(n) (7, 8 bzw. 7', 8') seitlich aus dem Zylinderkurbelgehäuse (1) heraus­ geführt ist bzw. sind und an den Enden Räder (18, 19) zum Antrieb von Nebenaggregaten (20, 21) trägt bzw. tragen, die auf der in Fahrtrichtung (F) vorne liegenden Seite des Zylinderkurbelgehäuses (1) unter­ halb der dort angeordneten Zylinderreihen (2b, 3b) vorgesehen sind.

3. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich durch den Schacht (6) eine mit der Abtriebswelle (16) in Verbindung stehende und parallel oder koaxial zu dieser verlaufende Nebenwelle (31) bis über die in Fahrtrichtung (F) vorne liegende Begrenzungswand des Schachtes (6) hinaus erstreckt und mit einem Lüfterrad (39) in Antriebsverbindung steht.

4. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenwelle (31) mit einer Schmiermittelpumpe (41) in Antriebsverbindung steht.

5. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Boden des Zylinderkurbelgehäuses (1) eine Ölwanne (42) ange­ flanscht ist, in welche der Schacht (6) mündet.

6. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwellen (7, 8) der beiden Zylindergruppen (2, 3) eine ein­ stückige Einheit bilden, die innerhalb des Schachtes (6) ein Nockenwellen-Antriebsrad (17) sowie ein Kegel­ rad (14) trägt, das mit einem Kegelrad (15) in Eingriff ist, welches auf der im Zylinderkurbelgehäuses (1) gelagerten Abtriebswelle (16) sitzt.

7. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwellen (7', 8') der beiden Zylindergruppen (2, 3) getrennt sind und an den einander zugewandten Enden je ein Stirnrad (33; 34) tragen, das mit einem auf einer Zwischenwelle (37) befestigten Stirnrad (35; 36) in Eingriff steht, und daß die Zwischenwelle (37) ein Kegelrad (38) trägt, das mit einem Kegelrad (39) in Eingriff ist, welches auf der Abtriebswelle (16') sitzt.

8. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwellen (7', 8') in den den Schacht (6) begrenzenden Seitenwänden (11, 12) ge­ lagert sind und jeweils zwischen der Seitenwand und dem benachbarten Kurbelzapfen ein Stirnrad (33, 34) tragen, und daß die die anderen Stirnräder (35, 36) und das erste Kegelrad (38) tragende Zwischenwelle (37) und die Abtriebswelle (16') in einem Lagerbock (44) angeordnet sind, der in das Zylinderkurbelgehäuse (1) in der Ebene des Schachtes (6) eingesetzt ist.

9. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende einer Kurbel­ welle (7') in den Schacht (6) hineinragt und ein An­ triebsrad (17') für die Nockenwellen trägt.

10. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schacht (6) nach oben zu durch ein Gehäuse (24) abge­ deckt ist, in dem ein Zwischenrad (26) des Nocken­ wellenantriebs gelagert ist.