EP0505346A1 - Zylinderkurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine mit Wasserkühlung - Google Patents

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EP0505346A1
EP0505346A1 EP92890053A EP92890053A EP0505346A1 EP 0505346 A1 EP0505346 A1 EP 0505346A1 EP 92890053 A EP92890053 A EP 92890053A EP 92890053 A EP92890053 A EP 92890053A EP 0505346 A1 EP0505346 A1 EP 0505346A1
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cylinder
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pump
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Bertram Obermayer
Wolfgang Kling
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AVL List GmbH
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    • F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
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    • F02B2075/1804—Number of cylinders
    • F02B2075/1816—Number of cylinders four

Definitions

  • the invention relates to a cylinder crankcase of an internal combustion engine with water cooling, with cylinders arranged in series, an oil-water pump unit on a shaft, a water transfer from the cooling water pump to the oil cooler and from the oil cooler to the cooling chamber around the cylinder liners, a short-circuit channel from the cylinder head to the cooling water pump and a return for the oil from the cylinder head into the oil pan and an oil cooler filter unit, which is flanged to the crankcase.
  • Cylinder crankcases of this known type are usually cast and the auxiliary devices mentioned are mostly attached to the crankcase and connected to one another by means of external lines for oil and water.
  • the installation dimensions are disproportionately large because of the required accessibility of the auxiliary devices and their external lines and fastening elements, and maintenance of the cylinder-crankcase unit is difficult and extremely complex.
  • the object of the invention is to eliminate these disadvantages, in particular to reduce the installation dimensions to a minimum and also to simplify maintenance. According to the invention, this is done in that all the oil and water-carrying parts of the elements of the cylinder crankcase mentioned, with the exception of the oil cooler filter unit, are made in one piece with the cylinder crankcase.
  • the invention is based on the knowledge that only through the one-piece design of all the above-mentioned parts with the cylinder crankcase can the structural dimensions of the cylinder crankcase be significantly reduced beyond the sum of the influences of the individual parts on the structural dimensions. If even one of the parts mentioned is not designed in one piece with the cylinder crankcase, this decisive reduction cannot be achieved. By eliminating all external lines, maintenance is also reduced considerably simplified and at the same time increases operational safety. If necessary, only the oil cooler filter unit needs to be removed for maintenance. This also results in savings in machining and assembly costs, high rigidity of the cylinder crankcase, lower-noise operation and quick reaching of the operating temperature.
  • the individual elements can be cast with the cylinder crankcase and, if necessary, can also be machined. Except for the oil cooler filter unit, which is flanged to the cylinder crankcase, whereby the oil and water-carrying channels are tightly connected. There are no external lines.
  • the spaces for receiving the mass balance shafts together with counterweights can be cast with the cylinder crankcase.
  • the cylinder crankcase generally designated 1, consists of a single casting and has no external lines.
  • the end face of this cylinder crankcase 1 is designated by 2 and its flywheel side by 3.
  • a flange 4 is formed on the cylinder crankcase 1 and is used to fasten the oil cooler-oil filter housing (not shown).
  • the corresponding screws which engage the flange 4 are denoted by 5.
  • the cast oil suction channel 15 to the oil pump connects to the oil suction chamber 14 of the oil pump, and the oil bore 9 in the space of the oil cooler filter unit is connected to the oil pressure chamber 16 of the oil pump.
  • the main oil bore running in the longitudinal direction of the engine is designated by 17.
  • a thermostat housing 19 integrated into the suction side of the water pump, into which the water thermostat to be installed on surface 20 protrudes.
  • a water short-circuit duct 23 is provided between the cylinder head and the water pump.
  • the water jacket of the cylinder part of the cylinder crankcase 1 can be seen and designated 24. This water jacket is accessible from the outside via core holes 25.
  • the main oil bores 17 are arranged which run in the longitudinal direction and supply the crankshaft bearings 27 with oil via branch bores 28.
  • FIG. 8 the co-molded oil return channel 31 (front) is shown, which rests on the water jacket 24 of the cylinder.
  • FIG. 9 shows the oil return channel 32, which is also molded.
  • the arrangement of the oil and water pumps with respect to the work rooms and connecting lines is shown in FIG. 10.
  • the oil pressure chamber 16 of the oil pump and the passage 9 from the oil pressure chamber 16 into the oil cooler chamber of the oil cooler filter unit in the direction of arrow 36, as well as the suction chamber 34 of the water pump and the spiral housing 18 of the water pump, are also cast with the cylinder crankcase 1.
  • FIG. 11 the oil return channel, front, 31, the oil return channels, middle, 35 the oil return channel, rear, 32, and the water short-circuit channel 23 can be seen.
  • 12 shows the oil descent at the front 31, the oil descent in the middle 35 and the transition 37 from the oil-water pump to the oil cooler of the oil cooler-oil filter unit.
  • the oil suction duct 15 and the suction chamber 34 of the water pump can also be seen.
  • the 13 shows the installation of the oil pump 38 and water pump 39 in the cylinder crankcase 1.
  • the oil pump 38 the shaft 40 of which has oil pump bearings 42 in the receptacle 41, is by means of the drive gear 43 driven.
  • the external gear of the oil pump is designated 44.
  • the gear wheels of the oil pump are located between the receptacle 45 and the oil pump cover 46.
  • the spiral housing 18 formed by the cylinder crankcase 1 is also molded with the latter.
  • the impeller of the water pump 39 is designated 39 '.
  • the lid of the water pump is highlighted with 47, the water pump seals with 48.
  • the subject internal combustion engine is provided with two 2nd order mass balancing shafts 12 and 13 which are accommodated in rooms 49 which are formed by the cylinder crankcase 1. This saves on additional components within the scope of the invention.

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Abstract

Bekannte Zylinderkurbelgehäuse sind in der Regel gegossen und die Hilfseinrichtungen sind zumeist am Kurbelgehäuse angebaut und mittels externer Leitungen für Öl und Wasser miteinander verbunden. Dadurch sind die Einbauabmessungen wegen der erforderlichen Zugänglichkeit der Hilfseinrichtungen und deren externen Leitungen und Befestigungselementen unverhältnismäßig groß, und es ist die Wartung der Kurbelgehäuse-Einheit erschwert und äußerst aufwendig. Erfindungsgemäß werden alle öl-und wasserführenden Teile und Elemente des Zylinderkurbelgehäuses (1), mit Ausnahme der Ölkühler-Filter-Einheit (Flansch 4), mit dem Zylinderkurbelgehäuse (1) einteilig ausgeführt. Dadurch entfallen sämtliche externen Leitungen und Befestigungselemente, was eine entscheidende Verkleinerung der Bauabmessungen des Zylinderkurbelgehäuses (1) ermöglicht und außerdem die Wartung wesentlich vereinfacht und gleichzeitig die Betriebssicherheit erhöht. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Zylinderkurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine mit Wasserkühlung, mit in Reihe angeordneten Zylindern, einer Öl-Wasserpumpe-Einheit auf einer Welle, einem Wasserübertritt von der Kühlwasserpumpe zum Ölkühler und vom Ölkühler zum Kühlraum um die Zylinderbüchsen, einem Kurzschlußkanal vom Zylinderkopf zur Kühlwasserpumpe und einem Rücklauf für das Öl vom Zylinderkopf in die Ölwanne sowie einer Ölkühler-Filter-Einheit, die am Kurbelgehäuse angeflanscht ist.
  • Zylinderkurbelgehäuse dieser bekannten Art sind in der Regel gegossen und es sind die genannten Hilfseinrichtungen zumeist am Kurbelgehäuse angebaut und mittels externer Leitungen für Öl und Wasser miteinander verbunden. Dadurch sind die Einbauabmessungen wegen der erforderlichen Zugänglichkeit der Hilfseinrichtungen und deren externen Leitungen und Befestigungselementen unverhältnismäßig groß und es ist die Wartung der Zylinder-Kurbelgehäuse-Einheit erschwert und äußerst aufwendig.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen, insbesondere die Einbauabmessungen auf ein Mindestmaß zuverkleinern und außerdem die Wartung zu vereinfachen. Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß alle öl- und wasserführenden Teile der genannten Elemente des Zylinderkurbelgehäuses, mit Ausnahme der Ölkühler-Filter-Einheit, mit dem Zylinderkurbelgehäuse einteilig ausgeführt sind.
  • Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß nur durch die einteilige Ausführung aller oben genannten Teile mit dem Zylinderkurbelgehäuse die Bauabmessungen des Zylinderkurbelgehäuses, über die Summe der Einflüsse der einzelnen Teile auf die Bauabmessungen hinausgehend, entscheidend verkleinert werden können. Wird auch nur eines der genannten Teile nicht einteilig mit dem Zylinderkurbelgehäuse gestaltet, so kann diese entscheidende Verkleinerung nicht erreicht werden. Durch das Entfallen sämtlicher externen Leitungen wird auch die Wartung wesentlich vereinfacht und gleichzeitig die Betriebssicherheit erhöht. Erforderlichenfalls braucht bei der Wartung lediglichh die Ölkühler-Filter-Einheit abgebaut werden. Es ergeben sich auch Einsparungen an Bearbeitungs- und Montagekosten, eine hohe Steifigkeit des Zylinderkurbelgehäuses, ein geräuschärmerer Betrieb sowie ein schnelles Erreichen der Betriebstemperatur.
  • In Ausgestaltung der Erfindung wird weiters vorgeschlagen, folgende Teile mit dem Zylinderkurbelgehäuse mitzugießen:
    • a) der Ölsaugkanal zur Ölpumpe und der Ölsaugraum der Ölpumpe, der Öldruckraum der Ölpumpe und der Übertritt vom Öldruckraum in den Ölkühlraum der Ölkühler-Filter-Einheit,
    • b) der Saugraum der Wasserpumpe, das Spiralgehäuse der Wasserpumpe und der Wasserübergang zum Ölkühlerraum der Ölkühler-Filter-Einheit,
    • c) der Wasserübertritt vom Ölkühlerraum zum Raum um die Zylinderbüchsen,
    • d) der Kurzschlußkanal zwischen dem Zylinderkopf und dem Saugraum der Wasserpumpe, sowie äußere Anbaufläche für Kühlwasserthermostat,
    • e) die Ölrücklaufkanäle vom Zylinderkopf bis zur Ölwanne sowie der Rücklaufkanal vom Zylinderkopf bis in den Raum der Antriebsräder und
    • f) die Aufnahme der Innenverzahnung der Öl-Zahnradpumpe sowie die Aufnahme der Ölpumpenlager und der Wasserpumpendichtungen.
  • Dadurch sind die einzelnen Elemente mit dem Zylinderkurbelgehäuse mitgießbar und, soweit notwendig, auch bearbeitbar. Außer der Ölkühler-Filter-Einheit, welche am Zylinderkurbelgehäuse angeflanscht ist, wobei die öl- und wasserführenden Kanäle dicht angeschlossen sind. Externe Leitungen sind dabei keine vorhanden.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können, im Falle die Brennkraftmaschine mit zwei Massenausgleichswellen 2. Ordnung versehen ist, die Räume zur Aufnahme der Massenausgleichswellen samt Gegengewichten mit dem Zylinderkurbelgehäuse mitgegossen sein. Damit wird im Sinne der Zielsetzung der Erfindung eine weitere Minimierung der Dichtflächen und der Anzahl der Bauteile erreicht.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen :
    • Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Zylinderkurbelgehäuse in Seitenansicht,
    • Fig. 2 eine Ansicht dazu in Richtung des Pfeiles II in Fig. 1,
    • Fig. 3 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles III in Fig. 1, also von der Schwungradseite her,
    • Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 1,
    • Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V in Fig. 1,
    • Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI in Fig. 1,
    • Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie VII-VII in Fig. 1,
    • Fig. 8 einen Schnitt nach der Linie VIII-VIII in Fig. 2,
    • Fig. 9 einen Teilschnitt nach der Linie IX-IX in Fig. 3,
    • Fig.10 einen Teilschnitt nach der Linie X-X in Fig. 4,
    • Fig.11 einen Schnitt nach der Linie XI-XI in Fig. 2,
    • Fig.12 einen Schnitt nach der Linie XII-XII in Fig. 2,
    • Fig.13 einen Teilschnitt nach der Linie XIII-XIII in Fig. 2 und
    • Fig.14 einen Schnitt nach der Linie XIV-XIV in Fig. 2.
  • Das generell mit 1 bezeichnete Zylinderkurbelgehäuse besteht aus einem einzigen Gußstück und weist keine externen Leitungen auf. Die Stirnseite dieses Zylinderkurbelgehäuses 1 ist mit 2 und dessen Schwungradseite mit 3 bezeichnet. Am Zylinderkurbelgehäuse 1 ist ein Flansch 4 ausgebildet, der zur Befestigung des nicht dargestellten Ölkühler-Ölfilter-Gehäuses dient. Die entsprechenden Schrauben, welche am Flansch 4 angreifen, sind mit 5 bezeichnet. Durch die Verbindung des Ölkühler-Ölfilter-Gehäuses mit dem Zylinderkurbelgehäuse 1 über den Flansch 4 werden gleichzeitig dichte Verbindungen zwischen dem Ölkühler-Ölfilter-Gehäuse und dem Wasserübertritt 6 vom Ölkühler ins Kurbelgehäuse, dem Ölübertritt 7 des gefilterten Öles in den Ölhauptkanal 17, dem Übertritt des abgesteuerten Öles zum Abfluß in die Ölwanne über einen mitgegossenen Ablaufkanal und der Übertritt 9 vom Öl in den Ölkühler.
  • In der in Fig. 2 dargestellten Ansicht der Stirnseite 2 des Zylinderkurbelgehäuses 1 ist die seitlich angebrachte Öl-Wasser-Pumpe 10 ersichtlich, deren Mitte mit 11 bezeichnet ist. In die In Fig. 3 dargestellte Ansicht des Zylinderkurbelgehäuses I von der Schwungradseite her, sind die Mitte 11 der Öl-Wasser-Pumpe 10 sowie die beiden seitlich angeordneten Massenausgleichswellen 2. Ordnung 12 und 13, deren Mitten mit 12′ bzw. 13′ bezeichnet sind, ersichtlich.
  • In Fig. 4 sind die für die Öl-Wasser-Pumpe im Zylinderkurbelgehäuse vorgesehenen mitgegossenen Räume und Verbindungsleitungen ersichtlich. An den Ölsaugraum 14 der Ölpumpe schließt der gegossene Ölsaugkanal 15 zur Ölpumpe an und an den Öldruckraum 16 der Ölpumpe ist die Ölbohrung 9 in den Raum der Ölkühler-Filter-Einheit angeschlossen. Die in Motorlängsrichtung verlaufende Ölhauptbohrung ist mit 17 bezeichnet. An das Gehäuse 18 der Wasserpumpe schließt ein mit der Saugseite der Wasserpumpe integriertes Thermostatgehäuse 19 an, in welches der an der Fläche 20 anzubauende Wasserthermostat hineinragt. Zwischen dem Gehäuse 18 der Wasserpumpe und dem Ölsaugkanal 15 ist ein durch die Wand 22 gebildeter Raum 21 für die Massenausgleichswelle 12 angeordnet. Zwischen dem Zylinderkopf und der Wasserpumpe ist ein Wasserkurzschlußkanal 23 vorgesehen.
  • Aus Fig. 5 ist der Wassermantel des Zylinderteiles des Zylinderkurbelgehäuses 1 ersichtlich und mit 24 bezeichnet. Dieser Wassermantel ist über Kernlöcher 25 von außen zugänglich. Zu beiden Seiten der Zylinderbüchsen 26, deren Achsen mit 26'bezeichnet sind, sind die Ölhauptbohrungen 17 angeordnet, die in Längsrichtung verlaufen und die Kurbelwellenlager 27 über Zweigbohrungen 28 mit Öl versorgen.
  • Aus Fig. 6 ist der Wasserübertritt 6 vom Ölkühler ins Kurbelgehäuse ersichtlich und die Strömung durch den Pfeil 51 angedeutet.
  • In Fig. 7 ist der Übertritt 8 des abbesteuerten Öles in den mitgegossenen Ölrücklauf 29 dargestellt und die Ölströmung durch den Pfeil 30 veranschaulicht.
  • In Fig. 8 ist der mitgegossene Ölrücklaufkanal 31 (vorne) dargestellt, welcher sich an den Wassermantel 24 des Zylinders anlegt. In Fig. 9 ist der ebenfalls mitgegossene Ölrücklaufkanal 32 dargestellt. Die Anordnung von Öl- und Wasserpumpe bezüglich der Arbeitsräume und Verbindungsleitungen ist in Fig. 10 dargestellt. Der Öldruckraum 16 der Ölpumpe und der Übertritt 9 vom Öldruckraum 16 in den Ölkühlerraum der Ölkühler-Filter-Einheit in Richtung des Pfeiles 36 sind, sowie der Saugraum 34 der Wasserpumpe und das Spiralgehäuse 18 der Wasserpumpe, ebenfalls mit dem Zylinderkurbelgehäuse 1 mitgegossen. In Fig. 11 sind der Ölrücklaufkanal, vorne, 31, die Ölrücklaufkanäle, mitte, 35 der Ölrücklaufkanal, hinten, 32, und der Wasserkurzschlußkanal 23 ersichtlich. Aus der Fig. 12 ist der Ölabstieg vorne 31, der Ölabstieg mitte 35 und der Übertritt 37 von der Öl-Wasserpumpe zum Ölkühler der Ölkühler-Ölfilter-Einheit ersichtlich. Ebenfalls zu sehen sind der Ölsaugkanal 15 sowie der Saugraum 34 der Wasserpumpe.
  • Fig. 13 zeigt den Einbau von Ölpumpe 38 und Wasserpumpe 39 in das Zylinderkurbelgehäuse 1. Die Ölpumpe 38, deren Welle 40 in der Aufnahme 41 Ölpumpenlager 42 aufweist, ist mittels des Antriebszahnrades 43 angetrieben. Das Außenzahnrad der Ölpumpe ist mit 44 bezeichnet. Die Zahnräder der Ölpumpe befinden sich zwischen der Aufnahme 45 und dem Ölpumpendeckel 46. Das vom Zylinderkurbelgehäuse 1 gebildete Spiralgehäuse 18 ist mit diesem ebenfalls mitgegossen. Das Schaufelrad der Wasserpumpe 39 ist mit 39' bezeichnet. Der Deckel der Wasserpumpe ist mit 47, die Wasserpumpendichtungen mit 48 hervorgehoben.
  • Die gegenständliche Brennkraftmaschine ist mit zwei Massenausgleichswellen 2. Ordnung 12 und 13 versehen, welche in Räumen 49, die vom Zylinderkurbelgehäuse 1 gebildet werden, untergebracht sind. Dadurch wird im Rahmen der Erfindung an zusätzlichen Bauteilen eingespart.

Claims (3)

  1. Zylinderkurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine mit Wasserkühlung, mit in Reihe angeordneten Zylindern, einer Öl-Wasserpumpe-Einheit auf einer Welle, einem Wasserübertritt von der Kühlwasserpumpe zum Ölkühler und vom Ölkühler zum Kühlraum um die Zylinderbüchsen, einem Kurzschlußkanal vom Zylinderkopf zur Kühlwasserpumpe und einem Rücklauf für das Öl vom Zylinderkopf in die Ölwanne sowie einer Ölküh ler-Filter-Einheit, die am Kurbelgehäuse angeflanscht ist, dadurch gekennzeichnet, daß alle öl- und wasserführenden Teile der genannten Elemente des Zylinderkurbelgehäuses, mit Ausnahme der Ölkühler-Filter-Einheit, mit dem Zylin derkurbelgehäuse einteilig ausgeführt sind.
  2. Zylinderkurbelgehäuse nach Anspruch 1 dadurch gekennzeich net, daß folgende Teile mit dem Zylinderkurbelgehäuse mit gegossen sind:
    a) der Ölsaugkanal (15) zur Ölpumpe und der Ölsaugraum (14) der Ölpumpe, der Öldruckraum (16) der Ölpumpe und der Übertritt (9) vom Öldruckraum (16) in den Ölkühlerraum der Ölkühler-Filter-Einheit,
    b) der Saugraum (34) der Wasserpumpe, das Spiralgehäuse (18) der Wasserpumpe und der Wasserübergang (37) zum Ölkühlerraum der Ölkühler-Filter-Einheit,
    c) der Wasserübertritt (6) vom Ölkühlerraum zum Raum (24) um die Zylinderbüchsen,
    d) der Kurzschlußkanal (23) zwischen dem Zylinderkopf und dem Saugraum (34) der Wasserpumpe, sowie äußere Anbaufläche (20) für Kühlwasserthermostat,
    e) die Ölrücklaufkanäle (29) und (31) vom Zylinderkopf bis zur Ölwanne sowie der Rücklaufkanal (32) vom Zylinderkopf bis in den Raum der Antriebsräder und
    f) die Aufnahme (41) der Innenverzahnung (44) der Öl-Zahnradpumpe sowie die Aufnahme (45) der Ölpumpenlager (42) und der Wasserpumpendichtungen (48).
  3. Zylinderkurbelgehäuse nach Anspruch 1 oder 2, bei Ausführung mit zwei Massenausgleichswellen 2. Ordnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Räume (49) zur Aufnahme der Massenausgleichswellen (12, 13) samt Gegengewichten (50) mit dem Zylinderkurbelgehäuse mitgegossen sind.
EP92890053A 1991-03-20 1992-03-10 Zylinderkurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine mit Wasserkühlung Expired - Lifetime EP0505346B1 (de)

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