DE102004050440A1

DE102004050440A1 - Engine block for reciprocating internal combustion engine, has chain wheel and chain arranged at the front wall of block, so that wheel and chain protrude, through cylinder center and rotational axis of crankshaft, into recess in front wall

Info

Publication number: DE102004050440A1
Application number: DE200410050440
Authority: DE
Inventors: Xaver Stemmer
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2004-10-16
Filing date: 2004-10-16
Publication date: 2006-05-04
Also published as: DE202004021645U1

Abstract

The block has a cylinder and a chain drive arranged in a front wall (10a) of the block. A chain wheel abuts at a frontal main bearing of crank shaft and work acts together with a chain of a chain drive. The chain wheel and the chain are arranged at the front wall of the block, so that the wheel and the chain protrude in a longitudinal section through a cylinder center and a rotational axis of the shaft, into a recess in the front wall.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zylinderkurbelgehäuse (ZKG) für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The The invention relates to a cylinder crankcase (ZKG) for a reciprocating internal combustion engine according to the generic term of claim 1.

Ein derartiges ZKG für eine Vierzylinder-Reihen-Brennkraftmaschine zeigt beispielsweise die DE 195 11 864 C1 , wobei an die eine Stirnwand ein Riemen- oder Kettentrieb zum Antrieb von Nockenwellen anschließt. Die Baulänge der Brennkraftmaschine bestimmt sich u.a. aus den Stichmaßen der Zylinderabstände und dem angrenzenden Riemen- oder Kettentrieb und kann für den Einbau in ein Kraftfahrzeug kritisch sein, insbesondere wenn aus der spezifischen Konstruktion der Brennkraftmaschine heraus mehrere Riemen- oder Kettentriebe anzuordnen sind.Such a ZKG for a four-cylinder in-line engine shows, for example, the DE 195 11 864 C1 , wherein the one end wall is followed by a belt or chain drive for driving camshafts. The overall length of the internal combustion engine is determined, inter alia, from the punctiform dimensions of the cylinder spacings and the adjacent belt or chain drive and can be critical for installation in a motor vehicle, especially if several belt or chain drives are to be arranged out of the specific construction of the internal combustion engine.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein ZKG der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, das mit fertigungstechnisch geringem Aufwand ein Verkürzung der Baulänge der Brennkraftmaschine ermöglicht.task The invention is to propose a CCG of the generic type, the with manufacturing technology little effort a shortening of overall length the internal combustion engine allows.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung geben die weiteren Patentansprüche an.These Task is according to the invention with the characterizing features of claim 1. advantageous Further developments of the invention give the further claims.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass das Kettenrad und die Kette so an der Stirnwand des ZKGs angeordnet sind, dass sie im Längsschnitt durch die Zylindermitte und die Kurbelwellendrehachse betrachtet teilweise in eine Ausnehmung in der Stirnwand einragen. Es wird somit Baulänge dadurch eingespart, dass die Stirnwand im genannten Bereich zurückgesetzt und das Kettenrad und die Kette und ggf. weitere Kettenräder des Kettentriebs näher zum unmittelbar benachbarten Zylinder des ZKG verschoben werden. Die Ausnehmung kann in einfacher Weise bereits beim Gießen des ZKG eingeformt werden.According to the invention, it is proposed that the sprocket and the chain so arranged on the front wall of the CCG are that they are in longitudinal section through the cylinder center and the crankshaft axis of rotation considered partially protrude into a recess in the front wall. It is thus saved construction length, that reset the end wall in said area and the sprocket and the chain and possibly further sprockets of the chain drive closer to be moved immediately adjacent cylinder of the ZKG. The Recess can easily in the casting of the ZKG be formed.

Besonders vorteilhaft kann die Zylinderwand des zumindest einen Zylinders teilweise unmittelbar die Stirnwand bilden und die Ausnehmung in der Zylinderwand vorgesehen sein. Faktisch heißt dies, dass bei einem gewichtsoptimierten ZKG die entsprechend gekrümmte Zylinderwand teilweise die Stirnwand bildet und in dem besagten Bereich durch die Ausnehmung zurückgesetzt wird. Dadurch können nicht unwesentlich zumindest das Kettenrad des Kettentriebs auf der Kurbelwelle und die Kette näher an die Zylindermitte des ersten (oder einzigen) Zylinders des ZKG herangerückt und die Brennkraftmaschine in ihrer Baulänge verkürzt und/oder Platz für weitere Riemen- oder Kettentriebe geschaffen werden.Especially Advantageously, the cylinder wall of the at least one cylinder partially directly form the end wall and the recess in be provided the cylinder wall. In fact, this means that in a weight-optimized ZKG the corresponding curved Cylinder wall partially forms the end wall and in said Area reset by the recess becomes. Thereby can not insignificant at least the sprocket of the chain drive on the crankshaft and the chain closer moved the cylinder center of the first (or only) cylinder of the ZKG and the internal combustion engine shortens in its length and / or space for more Belt or chain drives are created.

In vorteilhafter Weiterbildung des Erfindungsgedankens kann das dem Kettenrad benachbarte Hauptlager für die Kurbelwelle im Längsschnitt gesehen im wesentlichen innerhalb der senkrecht darüber liegenden Zylinderwand angeordnet sein. Dies setzt logischerweise eine in axialer Richtung entsprechend gedrängt ausgeführte Kurbelwelle und eine relativ schmale Gestaltung des Hauptlagers voraus und bewirkt eine weitere Verkürzung der Baulänge der Brennkraftmaschine.In Advantageous development of the inventive concept, the the Sprocket adjacent main bearing for the crankshaft seen in longitudinal section essentially within the cylinder wall lying vertically above it be arranged. This is logically a corresponding in the axial direction packed executed Crankshaft and a relatively narrow design of the main bearing ahead and causes a further reduction in the length of the Internal combustion engine.

Ferner kann besonders vorteilhaft der im Zylinder geführte Kolben in bekannter Weise mit einem rotationssymmetrischen Ringteil oben und mit einem Kolbenhemd mit seitlichen Einbuchtungen unten versehen sein, wobei die Ausnehmung in der Zylinderwand in der UT-Stellung des Kolbens unterhalb dem Ringteil endet. Die Ausnehmung in der Zylinderwand liegt damit in einem Bereich, der ohnehin bei der Auf- und Abbewegung des Kolbens von diesem nicht beaufschlagt ist; eine Funktionsbeeinträchtigung zwischen Kolben und Zylinderwand bzw. Zylinderlaufbahn ist somit ausgeschlossen.Further can be particularly advantageous in the cylinder guided piston in a known manner with a rotationally symmetrical ring at the top and a piston skirt be provided with lateral indentations below, wherein the recess in the cylinder wall in the UT position of the piston below the ring part ends. The recess in the cylinder wall is thus in an area the anyway in the up and down movement of the piston of this not is charged; a functional impairment between piston and Cylinder wall or cylinder liner is thus excluded.

Des weiteren kann neben dem Kettenrad und der Kette zusätzlich eine Ketten-Führungsschiene als Kettendämpfer in die Ausnehmung einragen, wodurch eine baulich besonders gedrängte Anordnung des Kettendämpfers in diesem Bereich geschaffen ist.Of further, in addition to the sprocket and the chain additionally one Chain guide rail as chain damper protrude into the recess, creating a structurally particularly crowded arrangement of the chain damper created in this area.

Der Kettentrieb kann bevorzugt zum Antrieb zweier beiderseits der Zylindermittelachse angeordneter Ausgleichswellen dienen, wobei das Kettentrum zwischen den beiden Ausgleichswellen zumindest teilweise in die Ausnehmung – diese kreuzend – einragt. Die Kette kann dabei über der in diesem Bereich angeordneter Ketten-Führungsschiene schwingungsfrei geführt sein.Of the Chain drive may be preferred for driving two sides of the cylinder center axis arranged balance shafts serve, with the chain center between the two balance shafts at least partially into the recess - this crossing - protruding. The chain can be over the arranged in this area chain guide rail vibration-free guided be.

Des weiteren wird vorgeschlagen, dass sich die Ausnehmung im Längsschnitt gesehen ähnlich einem Fenster nach unten bis zum Lagerstuhl für das stirnseitige Hauptlager des ZKGs erstreckt. Dadurch ist eine zuverlässige Abstützung bzw. Verankerung des Lagerstuhls in der die Ausnehmung umgebenden Zylinderwand bzw. Stirnwand des ZKGs sichergestellt.Of Further, it is proposed that the recess in longitudinal section seen similar to one Window down to the storage chair for the frontal main bearing of the CCNG. As a result, a reliable support or anchoring of the Bearing chair in the recess surrounding the cylinder wall or end wall ensured by the ZKG.

Bei mehreren stirnseitigen Kettentrieben der Brennkraftmaschine kann bevorzugt der Kettentrieb für die Ausgleichswellen zwischen der Stirnwand des ZKGs und einem weiteren Kettentrieb für den Antrieb zumindest einer Nocken welle der Brennkraftmaschine und/oder weiterer Steuerungsaggregate oder Nebenaggregate positioniert sein.at several frontal chain drives of the internal combustion engine can preferably the chain drive for the balance shafts between the front wall of the CCG and another Chain drive for the drive of at least one cam shaft of the internal combustion engine and / or be positioned further control units or ancillaries.

Schließlich kann zur Erzielung einer zuverlässigen Abdichtung an der Stirnwand des ZKGs eine umlaufende Dichtfläche ausgebildet sein, die mit einem Steuergehäusedeckel zum dichten Abschließen der Stirnwand bzw. der Zylinderwand und der Kettentriebe zusammenwirkt.Finally, can to achieve a reliable Seal formed on the front wall of the CCG a circumferential sealing surface be that with a timing case cover to close the tight Front wall or the cylinder wall and the chain drive cooperates.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in:One embodiment The invention is explained in more detail below with further details. The schematic drawing shows in:

1 eine stirnseitige Ansicht ohne Steuergehäusedeckel einer Vierzylinder-Reihen-Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge, mit einem Kettentrieb für den Antrieb zweier Ausgleichswellen und einem Kettentrieb zum Antrieb von Nockenwellen; und 1 a front view without control housing cover of a four-cylinder in-line internal combustion engine for motor vehicles, with a chain drive for driving two balance shafts and a chain drive for driving camshafts; and

2 einen teilweisen Längsschnitt durch die Zylindermittelachse und die Kurbelwellendrehachse der Brennkraftmaschine gemäß Linie II-II der 1. 2 a partial longitudinal section through the cylinder center axis and the crankshaft axis of rotation of the internal combustion engine according to line II-II of 1 ,

Die 1 und 2 zeigen den vorderen Abschnitt eines Zylinderkurbelgehäuses 10 (ZKG) für eine Vierzylinder-Reihen-Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge. Soweit nicht dargestellt, kann die Brennkraftmaschine herkömmlicher Bauart und Konstruktion sein.The 1 and 2 show the front portion of a cylinder crankcase 10 (ZKG) for a four-cylinder inline internal combustion engine for motor vehicles. Unless illustrated, the internal combustion engine may be of conventional design and construction.

In dem ZKG 10 sind vier Zylinder 12 mit entsprechenden Zylinderwänden 14 ausgebildet, wobei die vordere Zylinderwand 14 in die eine Stirnwand 10a des ZKGs 10 übergeht bzw. mit dieser im Bereich der Schnittebene II-II eine einheitliche Wand 14, 10a bildet. Dabei ist zu beachten, dass die Stirnwand 10a zur Erzielung einer möglichst gedrängten Konstruktion des ZKG 10 außerhalb der Schnittebene II-II etwa um die Wandstärke der Zylinderwand 14 (gemäß 2) zurückgesetzt ist, sich also im mittleren Bereich entsprechend vorwölbt. Im oberen Bereich der Zylinderwände 14 verlaufen um diese herum eingeformte Kühlwasserkanäle 26, die ebenfalls in den Stirnwandbereich einragen.In the ZKG 10 are four cylinders 12 with corresponding cylinder walls 14 formed, wherein the front cylinder wall 14 in the one end wall 10a of the ZKG 10 passes over or with this in the section plane II-II a uniform wall 14 . 10a forms. It should be noted that the front wall 10a to achieve the most compact construction of the ZKG 10 outside the section plane II-II about the wall thickness of the cylinder wall 14 (according to 2 ) is reset, so bulges in the middle area accordingly. In the upper part of the cylinder walls 14 run around this molded cooling water channels 26 , which also protrude into the front wall area.

Ferner ist in dem ZKG 10 über Hauptlager 16 eine Kurbelwelle 18 drehbar gelagert, die über Pleuel 20 und Kolbenbolzen 22 mit in den Zylindern 12 verschiebbar geführten Kolben 24 trieblich verbunden ist. Der vordere Lagerstuhl 16a des Hauptlagers 16 liegt wie ersichtlich im wesentlichen innerhalb der senkrechten Projektion der vorderen Zylinderwand 14 bzw. der Stirnwand 10a. Dabei ist die Kurbelwelle 18 in diesem Bereich unsymmetrisch und kurz bauend ausgeführt.Furthermore, in the ZKG 10 via main warehouse 16 a crankshaft 18 rotatably mounted, via connecting rods 20 and piston pin 22 with in the cylinders 12 slidably guided piston 24 is connected. The front bearing chair 16a of the main camp 16 As can be seen essentially lies within the vertical projection of the front cylinder wall 14 or the front wall 10a , Here is the crankshaft 18 executed in this area asymmetric and short construction.

Die Kolben 24 weisen des weiteren in an sich bekannter Weise ein rotationssymmetrisches Ringteil 24a (mit den entsprechenden Kolbenringen) und ein unteres Kolbenhemd 24b auf, wobei das Kolbenhemd 24b mit seitlichen Einbuchtungen 24c versehen ist; das Kolbenhemd 24b ist somit nur in der Querschnittsebene betrachtet an der Zylinderwand 14 geführt.The pistons 24 furthermore have a rotationally symmetrical ring part in a manner known per se 24a (with the corresponding piston rings) and a lower piston skirt 24b on, with the piston skirt 24b with lateral indentations 24c is provided; the piston shirt 24b is thus viewed only in the cross-sectional plane on the cylinder wall 14 guided.

Das ZKG 10 bildet an der Vorderseite ein Steuergehäuse 10b mit einer umlaufenden Dichtfläche 10c und ist mittels eines Steuergehäusedeckels 28 (2) dicht abschließbar.The ZKG 10 forms at the front a control housing 10b with a circumferential sealing surface 10c and is by means of a timing case cover 28 ( 2 ) tightly lockable.

In dem Steuergehäuse 10b sind ein erster Kettentrieb 30, ein zweiter Kettentrieb 32 und ein dritter Kettentrieb 34 (in 1 nicht eingezeichnet) angeordnet, mit entsprechenden Kettenrädern 36, 38, 40 auf der Kurbelwelle 18. Ferner treibt die Kurbelwelle 18 noch ein Riemenrad 42 eines nicht weiter dargestellten Riementriebes außerhalb des Steuergehäuses 10b an.In the control housing 10b are a first chain drive 30 , a second chain drive 32 and a third chain drive 34 (in 1 not shown), with corresponding sprockets 36 . 38 . 40 on the crankshaft 18 , It also drives the crankshaft 18 another pulley 42 a belt drive not shown outside of the control housing 10b at.

Der der Stirnwand 10a des ZKGs 10 unmittelbar benachbarte Kettentrieb 30 (vgl. 1) treibt über eine Kette 44 und zwei Kettenräder 46, 48 und ein Umkehrrad 50 zwei beiderseits der Kurbelwellen-Drehachse angeordnete Ausgleichswellen (ohne Bezugszeichen) zum Ausgleich freier Massenkräfte und -momente der Brennkraftmaschine an.The front wall 10a of the ZKG 10 immediately adjacent chain drive 30 (see. 1 ) drives over a chain 44 and two sprockets 46 . 48 and a reversing wheel 50 two on both sides of the crankshaft rotation axis arranged balance shafts (without reference numeral) to compensate for free mass forces and moments of the internal combustion engine.

Die beiden Ausgleichswellen und das eine Drehrichtungs-Umkehrrad 50 sind dabei wie ersichtlich so positioniert, dass das sie trieblich verbindende Kettentrum 44a die Schnittebene II-II von rechts unten nach links oben schräg verlaufend kreuzt. Ferner sind an dem Kettentrum 44a und an dem weiteren Kettentrum 44b der Kette 44 bzw. des Kettentriebes 30 Ketten-Führungsschienen bzw. Kettendämpfer 52 zur schwingungsfreien Führung der Kette 44 vorgesehen, die in nicht näher dargestellter Weise an der Stirnwand 10a des ZKGs 10 befestigt sind.The two balance shafts and the one reversing direction 50 As you can see, they are positioned in such a way that they form a chain connecting the drive 44a the section plane II-II crosses obliquely from bottom right to top left. Further, at the chain center 44a and at the other chain center 44b the chain 44 or the chain drive 30 Chain guide rails or chain dampers 52 for vibration-free guidance of the chain 44 provided, in a manner not shown on the end wall 10a of the ZKG 10 are attached.

Der nicht vollständig dargestellte Kettentrieb 32 mit der Kette 54 dient zum Antrieb zweier im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angeordneter Nockenwellen, während mittels des ebenfalls nicht vollständig dargestellten dritten Kettentriebes 34 mit der Kette 56 eine unterhalb der Kurbelwelle 18 positionierte Ölpumpe angetrieben ist.The not fully illustrated chain drive 32 with the chain 54 serves to drive two arranged in the cylinder head of the engine camshaft, while by means of the third chain drive also not fully shown 34 with the chain 56 one below the crankshaft 18 positioned oil pump is driven.

Zur Positionierung des zwischen der Stirnwand 10a des ZKGs 10 und dem Kettentrieb 32 angeordneten Kettentriebes 30 möglichst nahe an der Stirnwand 10a ist in dieser im Bereich der Schnittebene II-II eine einem Fenster ähnliche bzw. durchgehende Ausnehmung 58 eingeformt, die sich von oberhalb des querenden Kettentrums 44a (vgl. 1) nach unten bis zu einem T-förmigen Abschnitt des stirnseitigen Lagerstuhles 16a erstreckt und deren Breite so ausgeführt ist, dass die durch die vordere Zylinderwand 14 gebildete Vorwölbung im Bereich des Kettentriebes 30 eliminiert ist. Dabei ragt auch die obere Ketten-Führungsschiene 52 (vgl. 2) in die Ausnehmung 58 ein.For positioning of the between the front wall 10a of the ZKG 10 and the chain drive 32 arranged chain drive 30 as close as possible to the front wall 10a is in this in the section plane II-II a window-like or continuous recess 58 formed, extending from above the crossing chain 44a (see. 1 ) down to a T-shaped section of the front bearing block 16a extends and whose width is designed so that through the front cylinder wall 14 formed protrusion in the range of the chain drive 30 is eliminated. It also stands out the upper chain guide rail 52 (see. 2 ) in the recess 58 one.

Ferner ist die Ausnehmung 58 so positioniert, dass deren obere Kante unterhalb des Ringteiles 24a des Kolbens 24 in dessen UT-Stellung liegt; die durch die Ausnehmung 58 gebildete Unterbrechung der Zylinderwand 14 hat deshalb auf die Kolbenführung und/oder die tribologischen Verhältnisse Kolben : Zylinderlaufbahn keine störenden Einflüsse.Furthermore, the recess 58 positioned so that its upper edge below the ring part 24a of the piston 24 in its UT position; through the recess 58 formed interruption of the cylinder wall 14 Therefore has on the piston guide and / or the tribological conditions piston: cylinder bore no disturbing influences.

Claims

Cylinder crankcase (ZKG) for a reciprocating internal combustion engine having at least one cylinder and at least one arranged on an end wall of the ZKGs chain drive, wherein an adjacent to a frontal main bearing of the crankshaft sprocket cooperates with the chain of the chain drive, characterized in that the sprocket ( 36 ) and the chain ( 44 ) so on the front wall ( 10a ) of the CCNR ( 10 ) are arranged so that they viewed in longitudinal section through the cylinder center and the crankshaft axis of rotation partially in a recess ( 58 ) in the front wall ( 10a ) protrude.

Cylinder crankcase according to claim 1, characterized in that the cylinder wall ( 14 ) of the at least one cylinder ( 12 ) partly directly the front wall ( 10a ) and that the recess ( 58 ) in the cylinder wall ( 14 ) is provided.

Cylinder crankcase according to claim 1 or 2, characterized in that the sprocket ( 36 ) adjacent main bearings ( 16 ) for the crankshaft ( 18 ) seen in longitudinal section substantially within the cylinder wall ( 10a ) is arranged.

Cylinder crankcase according to one or more of the preceding claims, characterized in that the cylinder ( 12 ) guided pistons ( 24 ) in a known manner with a rotationally symmetrical ring part ( 24a ) above and with a piston skirt ( 24b ) with lateral indentations ( 24c ) is provided below and that the recess ( 58 ) in the cylinder wall ( 14 ) in the UT position of the piston ( 24 ) below the ring part ( 24a ) ends.

Cylinder crankcase according to one or more of the preceding claims, characterized in that in addition to the sprocket ( 36 ) and sections of the chain ( 44a ) additionally a chain guide rail ( 52 ) protrudes.

Cylinder crankcase according to one or more of the preceding claims, characterized in that the chain drive ( 30 ) is used to drive two arranged on both sides of the cylinder center axis balancing shafts, wherein the chain center ( 44a ) between the two balance shafts at least partially into the recess ( 58 ) - this crossing - protrudes.

Cylinder crankcase according to one or more of the preceding claims, characterized in that the recess ( 58 ) seen in longitudinal section similar to a window down to the camp chair ( 16a ) for the frontal main bearing ( 16 ).

Cylinder crankcase according to one or more of the preceding claims, characterized in that the chain drive ( 30 ) for the balance shafts between the end wall ( 10a ) of the CCNR ( 10 ) and another chain drive ( 32 ) is positioned for driving at least one camshaft of the internal combustion engine and / or other control units.

Cylinder crankcase according to one or more of the preceding claims, characterized in that on the end wall ( 10a ) of the ZKGs a circumferential sealing surface ( 10c ) formed with a control housing cover ( 28 ) for sealing the end wall ( 10a ) and the chain drive ( 30 . 32 . 34 ) cooperates.