DE60319385T2

DE60319385T2 - Brennkraftmaschine und Verfahren zur Fertigung davon

Info

Publication number: DE60319385T2
Application number: DE2003619385
Authority: DE
Inventors: Staffan Rengmyr; Gunnar Axelsson; Göran Sällström
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2003-10-29
Filing date: 2003-10-29
Publication date: 2009-03-19
Anticipated expiration: 2023-10-30
Also published as: EP1528236B1; EP1528236A1; DE60319385D1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Motorblock, einer Kurbelwelle und einer zusätzlichen Welle, die ein Antriebselement stützt, das geeignet ist, durch die Kurbelwelle direkt oder indirekt angetrieben zu werden. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Fertigung einer Brennkraftmaschine mit einem Motorblock, einer Kurbelwelle und einer zusätzlichen Welle, die ein Antriebselement stützt, das geeignet ist, durch die Kurbelwelle direkt oder indirekt angetrieben zu werden.
Technischer Hintergrund
Herkömmliche Brennkraftmaschinen treiben Hilfsvorrichtungen durch die Kurbelwelle über Ketten- oder Riemenantriebe an einem Ende der Maschine an. Derartige Antriebe kommen jedoch zu der Gesamtlänge der Maschine, d. h. die Abmessung in der Richtung der Zylinderlinie(n), hinzu.
In Zusammenhang mit Reihenmotoren wurde vorgeschlagen, Hilfsvorrichtungen über eine Zusatzwelle anzutreiben, die sich neben der Kurbelwelle befindet, um die Länge der Maschine zu verringern, siehe z. B. EP 0713960 A1 und US 4753199 . Außer, dass sie zu der Breite der Maschine hinzukommt, ist das Montieren der zusätzlichen Welle gemäß einer dieser Lösungen ein relativ kompliziertes Verfahren, das zusätzliche Zeit und Mühen während der Maschinenherstellung erfordert.
US 5063897 beschreibt eine Brennkraftmaschine mit Reihenzylindern, bei der eine Kurbelwelle und eine Zusatzwelle, Zahnrad-angetrieben durch die Kurbelwelle, beide in einer Trennungsebene zwischen einem oberen und einem unteren Teil des Motorblocks positioniert sind. Die Trennungsebene ist in einem spitzen Winkel zu einer Ebene parallel zu den Zylinderbohrungen ausgerichtet, um eine horizontale Abmessung der Maschine in einer Richtung senkrecht zu der Zylinderlinie zu verringern.
Die Lösung in US 5063897 beschränkt jedoch dennoch den Freiheitsgrad bezüglich des Designs der Maschine, insbesondere die Lage der Zusatzwelle in Bezug auf die Kurbelwelle, da die Lage der Zusatzwelle auf die Trennungsebene des Motorblocks beschränkt ist. Auch kann der spitze Winkel, den die Trennungslinie mit den Zylinderbohrungen ausbildet, nicht kleiner sein als ein bestimmter Wert, wegen praktischer Gründe. Ein Grund ist, dass es kompliziert und deshalb teuer ist, eine Maschine zu fertigen, bei der die Trennungsebene einen relativ kleinen Winkel zu den Zylinderbohrungen ausbildet. Ein anderer Grund ist, dass der Motorblock keine Trennungslinie aufweisen kann, die irgendwelche Teile der Zylinder über dem Kurbelgehäuse schneidet, und deshalb bilden die Zylinder eine untere Beschränkung für den Winkel zwischen der Trennebene und den Zylinderbohrungen.
Zusammenfassung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, die kompakt ist.
Es ist auch eine Aufgabe der Erfindung, Geräusche beim Antreiben von Hilfsvorrichtungen einer Brennkraftmaschine zu verringern.
Es ist auch eine Aufgabe der Erfindung, die Gefahr eines Versagens beim Antreiben von Hilfsvorrichtungen einer Brennkraftmaschine zu verringern.
Es ist auch eine Aufgabe der Erfindung, einen größeren Freiheitsgrad beim Design einer Brennkraftmaschine vorzusehen.
Es ist auch eine Aufgabe der Erfindung, die Fertigung einer Brennkraftmaschine zu vereinfachen.
Diese Ziele werden mit einer Brennkraftmaschine bzw. einem Verbrennungsmotor erreicht, mit einem Motorblock, einer Kurbelwelle und einer zusätzlichen Welle, die ein Antriebselement stützt, das geeignet ist, durch die Kurbelwelle direkt oder indirekt angetrieben zu werden, wobei der Motorblock einen ersten und einen zweiten Motorblockteil umfasst, die an einer Kontaktebene miteinander in Kontakt stehen, in einem Abstand von der Kurbelwelle befindlich, und wobei die zusätzliche Welle mit ihrer Mittellinie im Wesentlichen in der Kontaktebene zwischen dem ersten und zweiten Motorblockteil positioniert ist.
Hierdurch kann die zusätzliche Welle zum Antreiben von Hilfsvorrichtungen verwendet werden, wie beispielsweise Kraftstoff- und Ölpumpen, und Nockenwellen, oder anderen Geräten in einem Fahrzeug, an denen Antriebsanordnungen für derartige Vorrichtungen und Geräte an der Seite an der Maschine bzw. an dem Motor vorgesehen werden können, so dass sie nicht zu der Gesamtlänge der Maschine hinzukommen. Außerdem, da die zusätzliche Welle in der Kontaktebene zwischen dem ersten und zweiten Motorblockteil positioniert ist, und sich die Kontaktebene in einem Abstand von der Kurbelwelle befindet, wird ein großer Freiheitsgrad bei der Maschinen-Designphase hinsichtlich einer Positionierung der zusätzlichen Welle erreicht. Wie oben erwähnt, wurde bei der bekannten Technik vorgeschlagen, die zusätzliche Welle an einer Kontaktebene zwischen zwei Maschinenteilen vorzusehen, welche die gleiche wie die Kontaktebene ist, an der sich die Kurbelwelle befindet. Dadurch wurde eine Vertikale Trennung zwischen den Wellen erzielt, durch Ausrichten der Kontaktebene in einem spitzen Winkel zu der Zylinderbohrungsrichtung. Im Vergleich hierzu, wobei die zusätzliche Welle in einer Ebene von Motorblocktrennung in einem Abstand von der Kurbelwelle vorhanden ist, sorgt die Erfindung dafür, dass die zusätzliche Welle in einer sogar größeren vertikalen Entfernung von der Kurbelwelle platziert ist.
Genauer gesagt, da die zusätzliche Welle in der Kontaktebene zwischen dem ersten und zweiten Motorblockteil positioniert ist, wobei sich diese Kontaktebene in einem Abstand von der Kurbelwelle befindet, kann die zusätzliche Welle relativ weit über der Kurbelwelle positioniert werden. Da die meisten Maschinen bzw. Motoren dichter zu dem Zylinderkopf weniger breit sind als in dem Bereich um die Kurbelwelle herum, wird die zusätzliche Welle, die dichter an dem Zylinderkopf platziert ist, dazu führen, dass die zusätzliche Welle und Zahnräder usw. weniger zu der Gesamtbreite der Maschine beitragen. Dann wieder wird dies zu der Kompaktheit der Maschine beitragen. In dem Fall von einer Maschine, die transversal in einem Fahrzeug angebracht wird, lässt ein Kleinhalten der Breite der Maschine zu, das Fahrzeug mit einer großen Knautschzone vor der Maschine zu versehen.
In dem Fall, dass die Kurbelwelle in dem Motorblock angebracht ist, sieht die zusätzliche Welle, die mit Lagern in dem Motorblock zwischen zwei Motorblockteilen angebracht ist, vor, dass der Motorblock eine steife Verbindung zwischen den zwei Wellen ausbildet, wodurch relative Bewegungen der Welle während eines Maschinenbetriebs vermindert oder minimiert sind, so dass eine hohe Präzision bei den relativen Wellenpositionen beibehalten wird.
Im Allgemeinen nimmt die Gefahr einer relativen Bewegung zwischen den Wellen mit der Leistung zu, die zwischen den Wellen übertragen wird. In dem Fall, dass das Antriebselement ein Zahnrad ist, kann eine Lage der Wellen in einem anderen Abstand als den Designanforderungen entsprechend, oder nicht parallel, zu einer Geräuschzunahme und auch einer Gefahr des Versagens führen, bei einem durch die Wellen getragenen Zahnradsatz. Die Erfindung sieht eine Steifheit hinsichtlich der relativen Position der Wellen vor, welche eine hohe Leistungsübertragung zwischen den Letzeren ermöglicht, ohne die Gefahr, dass Geräusche oder ein Versagen in dem Zahnradsatz auftreten. Somit kann ein Betrieb mit geringen Geräuschen, mit einer verringerten Gefahr des Versagens, während Hochleistungssituationen beibehalten werden, die in Maschinen auftreten, die zum Beispiel mit einem Aufladegerät oder einem integrierten Lichtanlasser (Integrated Starter Generator, ISG) versehen sind.
Vorzugsweise umfasst die Brennkraftmaschine eine weitere Welle, die hierin auch als Synchronisierungswelle bezeichnet wird, wobei sie in dem zweiten Motorblockteil angebracht ist, wodurch ein erstes weiteres Antriebselement, das fest verbunden ist mit dem Antriebselement, das geeignet ist, durch die Kurbelwelle angetrieben zu werden, geeignet ist, ein zweites weiteres Aritriebselement anzutreiben, das durch die weitere Welle gestützt wird. Dadurch können bei der Fertigung Synchronisierungsteile, einschließlich der Synchronisierungswelle und, wo die Antriebselemente durch Zahnräder ausgebildet sind, das Synchronisierungszahnrad, in dem zweiten Motorblockteil angebracht werden, bevor Letzterer letztlich auf dem ersten Motorblockteil angebracht wird. Die Synchronisierungsteile umfassen eine relativ große Anzahl von Gegenständen, wie beispielsweise Zahnräder, Wellen, Lager, Abstandshalter usw. Die Möglichkeit des Anbringens derartiger Teile in dem zweiten Motorblockteil bevor der Letztere letztlich auf dem ersten Motorblockteil angebracht wird, vereinfacht den Schritt des letztlichen Anbringens des zweiten Motorblockteils an dem ersten Motorblockteil, da in diesem Schritt weniger Details eingepasst werden müssen.
Vorzugsweise umfasst der Motorblock einen dritten Motorblockteil, wobei der erste und der dritte Motorblockteil an einer im Wesentlichen flachen Kontaktlinie miteinander in Kontakt sind, und wobei die Kurbelwelle mit ihrer Mittellinie im Wesentlichen in der Kontaktebene zwischen dem ersten und dritten Motorblockteil positioniert ist. Dadurch wird ein dreiteiliger Zylinderblock bereitgestellt, wodurch die Kurbelwelle und die zusätzliche Welle an separaten Kontaktebenen positioniert sind. Der erste Motorblockteil bildet einen Zwischenteil zwischen den Wellen aus, die beide gegen den ersten Motorblockteil vorgespannt werden. Dies sieht einen hohen Grad an Präzision und Steifheit bezüglich der relativen Positionen der Wellen vor, was Geräusche und die Gefahr des Versagens während Hochleistungssituationen verringern wird, wie oben beschrieben.
Die oben erwähnten Aufgaben werden auch mit einem Verfahren zur Fertigung einer Brennkraftmaschine bzw. eines Verbrennungsmotors erreicht, mit einem Motorblock, einer Kurbelwelle und einer zusätzlichen Welle, die ein Antriebselement stützt, das geeignet ist, durch die Kurbelwelle direkt oder indirekt angetrieben zu werden, umfassend die Schritte des Anbringens eines zweiten Motorblockteils an einem ersten Motorblockteil, des Fertigens einer Bohrung in dem Zylinderblock für die Kurbelwelle in einem Abstand von einer Kontaktebene zwischen dem ersten und zweiten Motorblockteil, und des Fertigens einer Bohrung für die zusätzliche Welle mit der Mittellinie der Bohrung im Wesentlichen in der Kontaktebene zwischen dem ersten und zweiten Motorblockteil.
Somit können die Bohrungen in der gleichen Produktionsphase gefertigt werden, und beide in dem Material des ersten Maschinenteils, und dies stellt einen hohen Grad an Präzision hinsichtlich des Abstands und der Parallelität zwischen der Kurbelwelle und der zusätzlichen Welle sicher. Wie oben erläutert wurde, in dem Fall, dass das Antriebselement ein in einem Zahnradsatz enthaltenes Zahnrad ist, wird die hohe Präzision hinsichtlich des Abstands und der Parallelität zwischen den Wellen zu einer Verringerung der Geräusche und Gefahr eines Getriebeversagens während eines Maschinenbetriebs führen, sogar bei Hochleistungssituationen.
Zeichnungszusammenfassung
Weitere Vorteile der Erfindung werden unten erwähnt, wo Ausführungsformen mit Hilfe der beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, in denen:
1 eine schematische Rückansicht einer Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist,
2 eine schematische Seitenansicht im Querschnitt eines Teils der Maschine in 1 ist, im Schnitt nach II-II in 1,
3 eine Querschnittansicht ist, wobei der Schnitt nach III-III in 2 ausgerichtet ist, bei der einige Teile mit gestrichelten Linien angedeutet sind, wo sie sich hinter anderen Teilen befinden,
4 eine Perspektivansicht eines Motorblocks für die Maschine in 1 ist, und
5 eine Rückansicht des Motorblocks in 3 ist.
Ausführliche Beschreibung
1 zeigt eine Brennkraftmaschine bzw. einen Verbrennungsmotor mit sechs Zylindern 1a, die in einer Reihe angeordnet sind, und die mit gestrichelten Linien in 1 angedeutet sind. Die Maschine bzw. der Motor umfasst einen Motorblock 1. Die Maschine in 1 ist geeignet, transversal in einem Fahrzeug angebracht zu werden, und 1 zeigt eine Seite der Maschine, an der ein Getriebe angebracht würde. Für diese Darstellung ist die Längsrichtung des Motors so definiert, dass sie parallel zu der Reihe von Zylindern ist. Die Anzahl von Zylindern ist für den Bereich der Erfindung nicht kritisch, d. h. die Maschine könnte irgendeine Anzahl von Zylindern, z. B. drei, vier oder fünf, umfassen.
Unter Bezugnahme auf die 2 und 3, umfasst die Maschine eine Kurbelwelle 2 und eine zusätzliche Welle 3. Ein erstes Antriebselement 4, genauer als ein erstes Zahnrad 4 bezeichnet, das an der Kurbelwelle 2 fest angebracht ist, ist geeignet, ein zweites Antriebselement anzutreiben, genauer als ein zweites Zahnrad 5 bezeichnet, das über Lager durch die zusätzliche Welle 3 konzentrisch gestützt wird. Somit ist das zweite Zahnrad 5 geeignet, sich in Bezug auf die zusätzliche Welle 3 zu drehen, aber die Letztere ist nicht geeignet, sich in Bezug auf den Motorblock 1 zu drehen. Alternativ könnte das zweite Zahnrad an der zusätzlichen Welle 3 befestigt sein, und die Letztere könnte zu dem Motorblock 1 über Lager vorgespannt werden. Wie man in 2 sehen kann, befindet sich das erste Zahnrad 4 an einer der Backen von einer Kröpfung 6 der Kurbelwelle 2, und somit befinden sich das erste 4 und zweite 5 Zahnrad im Innern des Motorblocks 1, zwischen den Enden der Kurbelwelle 2. Innerhalb des Bereichs der Erfindung kann sich der Zahnradsatz 4, 5 an irgendeiner geeigneten Stelle entlang der Kurbelwelle 2 befinden.
Als eine Alternative dazu, dass es durch einen direkten Eingriff mit dem ersten Antriebselement 4 angetrieben wird, könnte das zweite Antriebselement 5 ein Zahn(-rad) sein, der(das) indirekt über einen Riemen oder eine Kette angetrieben wird.
Unter Bezugnahme auf 3, umfasst der Motorblock 1 einen ersten Motorblockteil 7, einen zweiten Motorblockteil 8 und einen dritten Motorblockteil 9. Der erste und der zweite Motorblockteil 7, 8 sind an einer im Wesentlichen flachen Kontaktebene 10 miteinander in Kontakt, die sich in einem Abstand von der Kurbelwelle 2 befindet. Die zusätzliche Welle 3 ist mit ihrer Mittellinie im Wesentlichen in der Kontaktebene 10 zwischen dem ersten und zweiten Motorblockteil 7, 8 positioniert.
Unter Bezugnahme auf 1 und 2, wird die zusätzliche Welle 3 genutzt zum Übertragen von Leistung an zwei Nockenwellen 11, und andere Hilfsvorrichtungen in der Form einer Kraftstoffpumpe 12 und einer Lichtmaschine 14. In den 1 und 2 werden die Nockenwellen 11 und die Kraftstoffpumpe 12 lediglich mit Kreuzen beziehungsweise gestrichelten Linien angedeutet.
Unter Bezugnahme auf 2, wird eine weitere Welle 15, unten auch als eine Synchronisierungswelle 15 bezeichnet, die teilweise in dem zweiten Motorblockteil 8 untergebracht ist, durch ein zweites weiteres Antriebselement 16b angetrieben, genauer als ein zweites weiteres Zahnrad 16b bezeichnet und durch die weitere Welle 15 gestützt, wobei es durch ein erstes weiteres Antriebselement 16a angetrieben wird, genauer als ein erstes weiteres Zahnrad 16a bezeichnet und durch die zusätzliche Welle 3 gestützt. Das erste weitere Zahnrad 16a ist mit dem zweiten Zahnrad 5 fest verbunden. In 1 wird das zweite weitere Antriebselement 16b so gezeigt, dass es durch das erste weitere Antriebselement 16a direkt angetrieben wird, aber alternativ könnte das zweite weitere Antriebselement 16b ein Zahn sein, der indirekt mittels einer Kette oder eines Riemens angetrieben wird.
Die Nockenwellen 11 werden wiederum durch die Synchronisierungswelle 15 über einen Kettentrieb 17 angetrieben, der sich außerhalb des Motorblocks 1 befindet. Die Kraftstoffpumpe 11 wird auch durch die Synchronisierungswelle 15 über einen Kettentrieb 18 angetrieben. Die Kettentriebe 17, 18 für die Nockenwellen 11 und die Kraftstoffpumpe 12 befinden sich über einem Schwungrad 18a der Maschine (siehe 2). Das Schwungrad 18a, das sich längs zwischen einer Kupplung 18c für den Maschinenantriebszug und den Zylindern befindet, ist zumindest teilweise in dem Motorblock 1 untergebracht. Bei dem in 2 gezeigten Beispiel werden der Kettentrieb 17 für die Nockenwellen 11 und der Kettentrieb 18 für die Kraftstoffpumpe 12 durch die gleiche Welle angetrieben, d. h. die weitere Welle 15. Als eine Alternative könnte die weitere Welle 15 durch zwei konzentrische Wellen ersetzt werden, zum Antreiben des Kettentriebs 17 für die Nockenwellen 11 beziehungsweise des Kettentriebs 18 für die Kraftstoffpumpe 12.
Unter Bezugnahme auf die 2 und 3, wird eine Ölpumpe 13 durch einen Zahn 19a angetrieben, gestützt durch die zusätzliche Welle 3 und fest mit dem zweiten Zahnrad 5 verbunden, und einen Kettentrieb 19. Vorzugsweise befindet sich die Ölpumpe 13 in dem zweiten Motorblockteil 8. Vorzugsweise ist eine Vakuumpumpe 19b außerhalb an dem zweiten Motorblockteil 8 angebracht, und wird durch eine Nocke 19c angetrieben, die an der Ölpumpenachse (nicht gezeigt) angebracht ist. Bei der Maschinenfertigung können die Ölpumpe 13 und die Vakuumpumpe 19b vorteilhafterweise in beziehungsweise auf dem zweiten Motorblockteil 8 angebracht werden, bevor Letzterer an dem ersten Motorblockteil 7 angebracht wird. Dies wird die Fertigung der Maschine vereinfachen. Ferner könnte eine Kraftstoffpumpe auf dem zweiten Motorblockteil 8 angebracht werden, und durch eine Nocke 19c angetrieben werden, die auf der Ölpumpenachse angebracht ist.
Alternativ könnte die Ölpumpe 13 direkt durch die Kurbelwelle über einen Zahnradsatz angetrieben werden.
Unter Bezugnahme auf 2, wird die Lichtmaschine 14 durch ein Zahnrad 20, eine Lichtmaschinenwelle 20a und eine Lichtmaschinenkupplung 21 angetrieben, wobei das Zahnrad 20 durch das zweite Zahnrad 5 an der zusätzlichen Welle 3 angetrieben wird. Bei dem in 2 gezeigten Beispiel sind die Lichtmaschinenwelle und die weitere Welle 15 separate Teile. Als eine Alternative, könnte die Lichtmaschine 14 durch die weitere Welle 15 angetrieben werden, wodurch das Zahnrad 20 und die Lichtmaschinenwelle 20a weggelassen werden könnten. Auch kann, als eine weitere Alternative, die Lichtmaschine 14 durch einen Kettentrieb von der zusätzlichen Welle 3 angetrieben werden.
Unter Bezugnahme auf 2, können zusätzliche Hilfsvorrichtungen über eine Riemenscheibe 22 angetrieben werden, die an der weiteren Welle 15 vorgesehen ist. Als eine Alternative, könnte die weitere Welle 15 durch zwei konzentrische Wellen ersetzt werden, eine zum Antreiben des Kettentriebs 17 für die Nockenwellen 11 und den Kettentrieb 18 für die Kraftstoffpumpe 12, und eine andere zum Antreiben von zusätzlichen Hilfsvorrichtungen über die Riemenscheibe 22.
Als eine Alternative könnte die Maschine mit einer oder mehr als zwei Nockenwellen 11 versehen werden, die geeignet sind, durch die Synchronisierungswelle 15 angetrieben zu werden. Auch könnten die Hilfsvorrichtungen durch andere Mittel als diejenigen angetrieben werden, die oben erwähnt werden, z. B. Nutzung von Riemenantrieben oder Zahnrädern anstelle von Kettenantrieben, oder Ketten- oder Riemenantriebe anstelle von Zahnrädern.
Die zusätzliche Welle 3 kann zum Übertragen von Leistung an andere Hilfsvorrichtungen als diejenigen, die oben erwähnt werden, genutzt werden. Für diese Darstellung umfasst der Begriff Hilfsvorrichtung jede Anordnung an der Maschine zum Unterstützen des Prozesses des Antreibens der Kurbelwelle durch Kolbenbewegungen in den Zylindern, die von der Verbrennung des Kraftstoff- und Luftgemisches resultieren. Somit sind andere Beispiele von Hilfsvorrichtungen eine Wasserpumpe, Motorgebläse, Ölpumpe, Vakuumpumpe, Kraftstoffpumpe und Kompressor. Diese Beispiele sind jedoch nicht erschöpfend, und viele andere Geräte oder Anordnungen werden als Hilfsvorrichtungen erachtet, innerhalb des Bereichs der untenstehenden Ansprüche.
Wie man in 2 sehen kann, sind die Antriebsanordnungen für die Hilfsvorrichtungen hauptsächlich auf der Seite an der Maschine vorgesehen, so dass sich keine Teile von diesen signifikant hinter den Motorblock 1 erstrecken. Die zusätzliche Welle 3, die in der Kontaktebene 10 zwischen dem ersten und zweiten Motorblockteil 7, 8 positioniert ist, lässt einen einfachen Montageprozess der Welle 3 in dem Motorblock 1 zu, und sieht dadurch die Lager für die Welle 3 vor.
Unter Bezugnahme auf 1, ist die Kontaktebene 10 zwischen dem ersten und zweiten Motorblockteil 7, 8 in einem spitzen Winkel α zu einer Zylinderbohrungsrichtung C der Maschine ausgerichtet. Alternativ könnte die Kontaktebene 10 zwischen dem ersten und zweiten Motorblockteil 7, 8 parallel oder im Wesentlichen parallel zu der Zylinderbohrungsrichtung der Maschine ausgerichtet sein. Als eine weitere Alternative zu der in 1 gezeigten Anordnung könnte die Kontaktebene 10 zwischen dem ersten und zweiten Motorblockteil 7, 8 so ausgerichtet sein, dass der Winkel α, wie in 1 definiert, negativ ist. Der spitze Winkel α, oder die Parallelität zwischen der Kontaktebene 10 und der Zylinderbohrungsrichtung C, sieht vor, dass die Freiheit des Maschinendesigners weiter vergrößert ist, da ein Positionieren der zusätzlichen Welle 3 im Prinzip an irgendeiner vertikalen Stelle entlang der Kontaktebene 10 durchgeführt werden könnte.
Unter Bezugnahme auf 3, befindet sich die zusätzliche Welle 3 in einem Bereich über der Kurbelwelle 2 und seitlich der Zylinder 1a der Maschine. Des heißt, dass die zusätzliche Welle 3 mit dem zweiten Zahnrad 5 zu der Breite der Maschine in einem Bereich über dem Bereich der Kurbelwelle 2 hinzukommt. Der Bereich der Kurbelwelle 2 ist üblicherweise ein Bereich, wo die meisten Reihenmotoren ihre größte Breite aufweisen. Dass sich die zusätzliche Welle 3 in einem Bereich über der Kurbelwelle 2 befindet, bedeutet, dass die Gesamtbreite der Maschine weniger beeinflusst wird, da sich die zusätzliche Welle 3 in einem engeren Bereich befindet, dichter an dem Zylinderkopf.
Die Maschine ist geeignet, so in einem Fahrzeug angebracht zu werden, dass die Zylinderbohrungen (C) in eine Richtung entgegengesetzt zu der Seite, an der sich die zusätzliche Welle 3 befindet, geneigt sind, so dass die Richtung der Zylinderbohrung C einen Winkel β zu einer vertikalen Achse des Fahrzeugs ausbildet. Bei dem in 1 dargestellten Beispiel beträgt der Winkel β ungefähr 12°. Wo die Maschine transversal in dem Fahrzeug angeordnet ist, sieht dies vor, dass die Maschine weniger Raum in der Längsrichtung des Fahrzeugs erfordert, da der Abstand zwischen der zusätzlichen Welle 3 und der Kurbelwelle 2 durch das Kippen bzw. Neigen der Maschine verringert ist.
Der erste und der dritte Motorblockteil 7, 9 sind an einer im Wesentlichen flachen Kontaktebene 23 miteinander in Kontakt. Die Kurbelwelle 2 ist mit ihrer Mittellinie im Wesentlichen in der Kontaktebene 23 zwischen dem ersten und dritten Motorblockteil 7, 9 positioniert. Vorzugsweise umfasst die Fertigung der oben beschriebenen Brennkraftmaschine die unten beschriebenen Schritte:
Unter Bezugnahme auf die 4 und 5 umfasst die Fertigung des ersten, zweiten und dritten Motorblockteils 7, 8, 9 vorzugsweise ein einzelnes Gießverfahren für jedes Teil. Unter Bezugnahme auf 5, wird, durch Plandrehen, der erste Maschinenblockteil 7 mit einer ersten flachen Oberfläche 24 und einer zweiten flachen Oberfläche 25 versehen, und der zweite Motorblockteil 8 wird mit einer flachen Oberfläche 26 versehen, und der dritte Motorblockteil 9 wird mit einer flachen Oberfläche 27 versehen.
Passstifte (nicht gezeigt) werden in einem Bereich vorgesehen, der die Kontaktebene 10 zwischen den zwei Teilen 7, 8 umfassen wird. Die Passstifte verwendend, wird der zweite Motorblockteil 8 angrenzend an den ersten Motorblockteil 7 positioniert, wodurch die flache Oberfläche 26 des zweiten Motorblockteils 8 gegen die erste flache Oberfläche 24 des ersten Motorblockteils 7 gedrückt wird, wobei die Kontaktebene 10 zwischen den zwei Teilen 7, 8 ausgebildet wird. Natürlich können andere Einrichtungen zum Positionieren der Teile in Bezug aufeinander vorgesehen werden. Wenn der zweite Motorblockteil 8 entsprechend den Designerfordernissen in Bezug auf den ersten Motorblockteil 7 positioniert wird, werden Teile einer Befestigungsanordnung, einschließlich Bohrungen mit Gewinde für Bolzen 28 (siehe 4), so ausgebildet, dass sie in den zwei angrenzenden Teilen 7, 8 ausgerichtet sind. Der zweite Motorblockteil 8 wird dann an dem ersten Motorblockteil 7 mittels der Befestigungsanordnung 28 angebracht.
Auf eine ähnliche Art und Weise wird der dritte Motorblockteil 9 angrenzend an den ersten Motorblockteil 7 positioniert, wodurch die flache Oberfläche 27 des dritten Motorblockteils 9 gegen die zweite flache Oberfläche 25 des ersten Motorblockteils 7 gedrückt wird, wobei die Kontaktebene 23 zwischen den zwei Teilen 7, 8 ausgebildet wird (siehe 5). Daraufhin werden Teile einer Befestigungsanordnung, einschließlich Bohrungen mit Gewinde für Bolzen 29 (siehe 4) so ausgebildet, dass sie in den zwei angrenzenden Teilen 7, 9 ausgerichtet sind, woraufhin der dritte Motorblockteil 9 an dem ersten Motorblockteil 7 mittels der Befestigungsanordnung 29 angebracht wird.
Eine Bohrung 30 für die Kurbelwelle 2 wird in den Motorblock 1 gefräst, wodurch die Mittellinie der Bohrung im Wesentlichen in der Kontaktebene 23 zwischen dem ersten und dritten Motorblockteil 7, 9 positioniert ist. Ähnlich wird eine Bohrung 31 für die zusätzliche Welle 3 in den Motorblock 1 gefräst, wodurch die Mittellinie der Bohrung im Wesentlichen in der Kontaktebene 10 zwischen dem ersten und zweiten Motorblockteil 7, 8 positioniert ist. Vorzugsweise werden die zwei Bohrungen 30, 31 in der gleichen Produktionsmaschine gefertigt, so dass die Bohrung 31 für die zusätzliche Welle 3 in dem gleichen Maschinenproduktionsschritt wie die Bohrung 30 für die Kurbelwelle 2 gefertigt wird. Dies macht es möglich, eine sehr hohe Präzision bezüglich des Abstands und der Parallelität zwischen den Bohrungen 30, 31, und folglich den zwei Wellen 2, 3, zu erhalten.
Unter Bezugnahme auf 5, wird vorzugsweise eine Bohrung 32 für die weitere Welle 15 in dem gleichen Produktionsschritt wie die Bohrungen 30, 31 für die Nockenwelle 2 und die zusätzliche Welle 3 gefertigt. Dies wird die Produktion effektiver machen, und es wird auch einen richtigen Abstand und Parallelität zwischen der zusätzlichen Welle 3 und der weiteren Welle 15 sichern. Folglich werden weniger Geräusche und eine verminderte Gefahr des Versagens in Bezug auf die Zahnräder 16a, 16b vorgesehen, die zwischen der zusätzlichen Welle 3 und der weiteren Welle 15 arbeiten.
Vorzugsweise wird, nachdem die Bohrung 31 für die zusätzliche Welle gefertigt ist, der zweite Motorblockteil 8 von dem ersten Motorblockteil 7 entfernt, und die weitere Welle 15 mit dem zweiten weiteren Zahnrad 16b (siehe 2) und andere Synchronisierungsteile werden an dem zweiten Motorblockteil angebracht, bevor Letzterer letztlich auf dem ersten Motorblockteil angebracht wird. Wenn der letztere Schritt durchgeführt wird, werden Synchronisierungsteile 15, 16b bereits in dem zweiten Motorblockteil 8 angebracht sein, und lediglich die zusätzliche Welle 3 muss eingepasst bzw. angebracht werden, wenn der zweite Motorblockteil 8 letztlich auf dem ersten Motorblockteil 7 angebracht ist. Außerdem können, wie oben erwähnt, die Ölpumpe 13 und die Vakuumpumpe 19b an dem zweiten Motorblockteil 8 angebracht werden, vor einem Anbringen des Letzteren an dem ersten Motorblockteil 7.
Oben wurde die zusätzliche Welle 3 so beschrieben, dass sie Zahnräder stützt, um Hilfsvorrichtungen, wie beispielsweise Nockenwellen und Kraftstoffpumpe, anzutreiben. Die zusätzliche Welle 3 könnte jedoch auch genutzt werden, um andere Zubehöre eines Fahrzeugs anzutreiben, wie beispielsweise ein Klimaanlagenkompressor. Die zusätzliche Welle kann auch mit einem Motorgetriebe verbunden werden, wodurch sie zur Ausgabe der Maschinenleistung an das Getriebe verwendet wird.

Claims

Brennkraftmaschine mit einem Motorblock (1), zumindest einem Zylinder (1a), einer Kurbelwelle (2) und einer zusätzlichen Welle (3), die ein Antriebselement (5) stützt, das geeignet ist, durch die Kurbelwelle (2) angetrieben zu werden, wobei das Antriebselement (5) ein zweites Zahnrad (5) ist, das geeignet ist, durch direkten Eingriff mit einem ersten Zahnrad (4) angetrieben zu werden, das an der Kurbelwelle (2) fest angebracht ist, wobei der Motorblock (1) einen ersten (7) und einen zweiten (8) Motorblockteil umfasst, die an einer Kontaktebene (10) miteinander in Kontakt stehen, wobei sich der zweite Motorblockteil (8) in einem Abstand von dem zumindest einen Zylinder (1a) befindet, wobei die zusätzliche Welle (3) mit ihrer Mittellinie im Wesentlichen in der Kontaktebene (10) zwischen dem ersten (7) und zweiten (8) Motorblockteil positioniert ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kontaktebene (10) zwischen dem ersten (7) und zweiten (8) Motorblockteil in einem Abstand von der Kurbelwelle (2) befindet, und dadurch, dass die Kontaktebene (10) zwischen dem ersten (7) und zweiten (8) Motorblockteil im Wesentlichen parallel zu oder in einem spitzen Winkel (α) zu einer Zylinderbohrungsrichtung (C) der Maschine ausgerichtet ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, mit einer weiteren Welle (15), die in dem zweiten Motorblockteil (8) angebracht ist, wobei ein erstes weiteres Antriebselement (16a), welches fest verbunden ist mit dem Antriebselement (5), das geeignet ist, durch die Kurbelwelle (2) angetrieben zu werden, geeignet ist, ein zweites weiteres Antriebselement (16b) anzutreiben, das durch die weitere Welle (15) gestützt wird.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, bei der sich die zusätzliche Welle (3) in einem Bereich über der Kurbelwelle (2) und seitlich der Zylinder (1a) der Maschine befindet.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, die geeignet ist, in einem Fahrzeug angebracht zu werden, so dass die Zylinderbohrungen (1a) in eine Richtung, entgegengesetzt zu der Seite auf welcher sich die zusätzliche Welle (3) befindet, geneigt sind.
Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der Motorblock (1) einen dritten Motorblockteil (9) umfasst, wobei der erste und der dritte Motorblockteil (9) in einer Kontaktebene (23) miteinander in Kontakt stehen, und wobei die Kurbelwelle (2) mit ihrer Mittellinie im Wesentlichen in der Kontaktebene (23) zwischen dem ersten (7) und dritten (9) Motorblockteil positioniert ist.
Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die zusätzliche Welle (3) ein Antriebselement (19a) stützt, das geeignet ist, eine Ölpumpe (13) der Maschine direkt oder indirekt anzutreiben.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, bei der die Ölpumpe (13) über einen Kettentrieb (19) angetrieben wird.
Verfahren zur Fertigung einer Brennkraftmaschine mit einem Motorblock (1), zumindest einem Zylinder (1a), einer Kurbelwelle (2) und einer zusätzlichen Welle (3), die ein Antriebselement (5) stützt, das geeignet ist, durch die Kurbelwelle (2) angetrieben zu werden, wobei das Antriebselement (5) ein zweites Zahnrad (5) ist, das geeignet ist, durch direkten Eingriff mit einem ersten Zahnrad (4) angetrieben zu werden, das an der Kurbelwelle (2) fest angebracht ist, gekennzeichnet durch die Schritte des Anbringens eines zweiten Motorblockteils (8) an einem ersten Motorblockteil (7), so dass sich der zweite Motorblockteil (8) in einem Abstand von dem zumindest einen Zylinder (1a) befindet, wobei die Kontaktebene (10) zwischen dem ersten (7) und zweiten (8) Motorblockteil im Wesentlichen parallel zu oder in einem spitzen Winkel (α) zu einer Zylinderbohrungsrichtung (C) der Maschine ausgerichtet ist, des Fertigens einer Bohrung (30) in dem Zylinderblock (1) für die Kurbelwelle (2) in einem Abstand von einer Kontaktebene (10) zwischen dem ersten (7) und zweiten (8) Motorblockteil, und des Fertigens einer Bohrung (31) für die zusätzliche Welle (3) mit der Mittellinie der Bohrung (31) im Wesentlichen in der Kontaktebene (10) zwischen dem ersten (7) und zweiten (8) Motorblockteil.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Schritte des Fertigens einer Bohrung (30) in dem Motorblock (1) für die Kurbelwelle (2) und des Fertigens einer Bohrung (31) für die zusätzliche Welle (3) im Wesentlichen gleichzeitig durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 9, mit dem Schritt des Fertigens, im Wesentlichen gleichzeitig wie das Fertigen der Bohrungen (30, 31) für die Kurbelwelle (2) und die zusätzliche Welle (3), einer Bohrung (32) in dem zweiten Motorblockteil (8) für eine weitere Welle (15).
Verfahren nach Anspruch 8, 9 oder 10, umfassend das Anbringen einer weiteren Welle (15) an dem zweiten Motorblockteil (8), vor einem Schritt des letztlichen Anbringens des zweiten Motorblockteils (8) auf dem ersten Motorblockteil (7), wobei die weitere Welle (15) geeignet ist, ein zweites weiteres Antriebselement (16b) zu stützen, das geeignet ist, angetrieben zu werden durch ein erstes weiteres Antriebselement (16a), welches mit dem Antriebselement (5), das geeignet ist, durch die Kurbelwelle (2) angetrieben zu werden, fest verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 8, 9, 10 oder 11, umfassend das Anbringen einer Ölpumpe (13) an dem zweiten Motorblockteil (8), vor einem Schritt des letztlichen Anbringens des zweiten Motorblockteils (8) auf dem ersten Motorblockteil (7).
Verfahren nach Anspruch 8, 9, 10, 11 oder 12, umfassend den Schritt des Anbringens eines dritten Motorblockteils (9) an dem ersten Motorblockteil (7), und wobei der Schritt des Fertigens einer Bohrung (30) für die Kurbelwelle (2) das Fertigen einer Bohrung (30) für die Kurbelwelle (2), mit der Mittellinie der Bohrung (30) im Wesentlichen in der Kontaktebene (23) zwischen dem ersten (7) und dritten (9) Motorblockteil, umfasst.