DE10222757A1

DE10222757A1 - Zylinderkurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10222757A1
Application number: DE10222757A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Rieger
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2002-05-23
Filing date: 2002-05-23
Publication date: 2003-12-11
Anticipated expiration: 2022-05-24
Also published as: WO2003100239A1; DE10222757B4; KR20050004182A; CN1656309A; EP1509689A1; JP2005530082A

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Zylinderkurbelgehäuse für eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern mit Längsprofilen in Form von seitlichen hohlen Versteifungsprofilen und Hochprofilen in Form von Versteifungsprofilen im Bereich der Grundlagerebene in ungefähr der Richtung der Zylinder, wobei eine seitliche Nockenwelle unterhalb des oberen Längsprofils gelagert ist und das Hochprofil im Bereich einer Lagerung der Nockenwelle zweigeteilt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zylinderkurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.

Aus der Patentschrift DE 43 24 609 C2 ist ein Zylinderkurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern bekannt, das seitliche Versteifungselemente in Form von Längs- und Hochprofilen aufweist. Diese hohlen Profile sind in das Zylinderkurbelgehäuse in das Gussteil integriert. Es sind seitlich mehrere Längsprofile und an jedem Grundlager ein Hochprofil vorgesehen, wobei die Längsprofile in Maschinenlängsrichtung verlaufen und die Hochprofile dem Verlauf der Seitenwand des Zylinderkurbelgehäuses folgen, d. h. von oben zuerst parallel der Zylinderrichtung und im Bereich des Kurbelraumes nach außen aufgeweitet. Die Hohlräume der Profile sind durchgehend durchströmbar ausgeführt.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber ein Zylinderkurbelgehäuse mit einer versteifenden Struktur aus Längs- und Hochprofilen bereitzustellen, bei dem eine möglichst zylindernahe Lagerung einer seitlichen Nockenwelle realisierbar ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Zylinderkurbelgehäuse mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Kurbelgehäuse zeichnet sich dadurch aus, dass eine seitliche Nockenwelle unterhalb des hohlen oberen Längsprofils gelagert ist und dass das hohle Hochprofil im Bereich der Lagerung der Nockenwelle zweigeteilt ist, wobei die Längsprofile in Maschinenlängsrichtung verlaufen und die Hochprofile dem Verlauf der Seitenwand des Zylinderkurbelgehäuses folgen, d. h. von oben zuerst parallel der Zylinderrichtung und im Bereich des Kurbelraumes nach außen aufgeweitet. Bei einer Lagerung der seitlichen Nockenwelle unterhalb des Längsprofils und nicht außerhalb neben dem Längsprofil hat man den Vorteil einer schmalen Maschinenbauweise, da die Nockenwelle den Umriss der Brennkraftmaschine nicht wesentlich vergrößert, jedoch ist man in der Festlegung der Höhe der Nockenwellenmitte, d. h. der vertikalen Lage, nicht mehr frei. Da in der von zwei benachbarten Längsprofilen aufgespannten Ebene senkrecht zu diesen noch die Hochprofile in jeder Grundlagerebene verlaufen, ist bei einer Nockenwellenanordnung unterhalb eines Längsprofils das Hochprofil unterbrochen. Die Hochprofile sind genauso wie die Lager der Nockenwelle in den Grundlagerebenen angeordnet, d. h. in Ebenen senkrecht zur Motorlängsrichtung, die jeweils zwischen zwei Zylindern aufgespannt sind. Erfindungsgemäß wird das Hochprofil im Bereich der Nockenwellenlager zweigeteilt, damit eine durchgängige Strömungsverbindung mit möglichst gleichbleibendem Querschnitt bestehen bleibt und damit eine gleichmäßige bzw. symmetrische Belastung des Hochprofils bei Biegung oder Torsion des Zylinderkurbelgehäuses auftritt. Die Nockenwellengasse, d. h. der Raum, in der die Nockenwelle sich bewegt, kann ebenfalls als Längsprofil ausgebildet sein und stellt damit ein zweites Längsprofil unterhalb des oberen dar. Auf diese Weise kann zur Herstellung ein einteiliger Gießkern für die versteifende Struktur aus Hoch- und Längsprofilen verwendet werden, was erhebliche Vorteile bei den Fertigungskosten und der Qualität bzw. Toleranz der Lage der einzelnen Gießkerne zueinander ergibt.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist jeweils ein Teilabschnitt des geteilten Hochprofils in Maschinenlängsrichtung gesehen vor und ein Teilabschnitt hinter der Lagerung der Nockenwelle angeordnet. Auf diese Weise bleibt trotz der Kreuzung mit der Nockenwelle ein geschlossenes Hochprofil erhalten und der Platzbedarf für die Umgehung der Lagerung der Nockenwelle stört nicht den Umriss der Maschine. Das Lager, das die Nockenwelle trägt, ist zur Zylinderseite hin und auf der gegenüberliegenden Seite, der Außenwand des Hochprofils, mit dem Zylinderkurbelgehäuse einstückig verbunden.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Hochprofil durch Verschlusselemente in wenigstens einen oberen und einer unteren Hohlraum geteilt. Durch das Einbringen von Verschlusselementen lassen sich die Hohlräume der Längs- und Hochprofile einfach in zwei getrennte Abschnitte unterteilen, um darin unterschiedlichen Medien zu führen, ohne jedoch den Vorteil eines gemeinsamen Gießkerns zu verlieren, der einfach herzustellen ist und durch seine Eigenstabilität genaue Gussrohteile ermöglicht.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind ein auf der der Lagerung der Nockenwelle gegenüberliegenden Seite des Zylinderkurbelgehäuses angeordneter oberer Hohlraum des Hochprofils und ein oberes Längsprofil von Kühlmittel durchströmbar. Auf diese Weise lässt sich der Hohlraum der Versteifungsprofile ideal als Kühlmittelverteilerleitung zu den einzelnen Zylindern nutzen, da er über die gesamte Länge des Zylinderkurbelgehäuses reicht und einen nahezu gleichgroßen Querschnitt aufweist. Eine möglichst gleichmäßige Kühlmittelzufuhr ist nur auf einer Maschinenseite notwendig, der Kühlmittelrücklauf erfolgt zum Beispiel über den Zylinderkopf.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung steht ein unterer Hohlraum der Längs- und Hochprofile mit einem Ölraum des Zylinderkurbelgehäuses in Verbindung und dient als Druckölleitung oder Leitung zur Kurbelgehäuseentlüftung.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind auf der Seite des Zylinderkurbelgehäuses, auf der die Lagerung der Nockenwelle angeordnet ist, in einem oberen Hohlraum des Hochprofils und/oder im Längsprofil Übertragungselemente eines Ventiltriebes angeordnet. Da die Nockenwelle in oder unter einem Längsprofil gelagert ist, das mit dem oberen Längsprofil in Verbindung steht, d. h. beide Profile sind mit Schmieröl oder Ölnebel gefüllt, ist es von Vorteil diese Räume für die Übertragungselemente des Ventiltriebes wie zum Beispiel Stößelstangen zu nutzen. Dadurch wird der Umriss der Brennkraftmaschine bzw. des Kurbelgehäuses trotz der Längs-, Hochprofile, einer seitlichen Nockenwelle und des Stößeltriebes nicht wesentlich vergrößert.

Weitere Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus der Beschreibung sowie den Zeichnungen. Konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Zylinderkurbelgehäuse in einer perspektivischen Darstellung,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Nockenwellenlagergasse in Richtung der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 einen Gießkern der Nockenwellenseite des Zylinderkurbelgehäuses in einer perspektivischen Darstellung,
Fig. 4 einen Gießkern der der Nockenwelle gegenüberliegenden Seite des Zylinderkurbelgehäuses in einer perspektivischen Darstellung und
Fig. 5 einen Gießkern der der Nockenwelle gegenüberliegenden Seite des Zylinderkurbelgehäuses in einer seitlichen Draufsicht.
In Fig. 1 ist ein Zylinderkurbelgehäuse 1 mit mehreren Zylindern 2 und einem Kurbelraum 3 gezeigt. Jeweils zwischen zwei Zylindern 2 befindet sich im Kurbelraum 3 ein Grundlager 4. Im Übergang vom zylindrischen Oberteil des Zylinderkurbelgehäuses 1 zum Kurbelraum 3 ist an der Außenseite des Zylinderkurbelgehäuses ein Hohlraum 5, die sogenannte Nockenwellenlagergasse, angeordnet, in dem eine nichtgezeigte Nockenwelle gelagert ist. Dieser Hohlraum 5 ist als Längsprofil ausgebildet. Oberhalb dieses Hohlraumes 5 befindet sich ein weiteres oberes Längsprofil 6, das zur Längsversteifung des Zylinderkurbelgehäuses 1 und insbesondere zur Versteifung des Zylinderdecks 7 dient und ebenfalls hohl ausgeführt ist. Weiterhin sind in diesem Längsprofil 6 nicht gezeigte Stößel einer Ventilbetätigung untergebracht. Die Führungen 8 und die Durchtritte 9 für die Stößel sind im Zylinderkurbelgehäuse 1 vorgesehen. Am unteren Ende des Zylinderkurbelgehäuses ist ebenfalls ein versteifendes, hohles Längsprofil 10 angeordnet.
Auf der der Nockenwelle gegenüberliegenden Seite des Zylinderkurbelgehäuses 1 sind ebenfalls drei hohle Längsprofile 10, 11, 12 angeordnet, wobei das am unteren Ende des Zylinderkurbelgehäuses angeordnete Längsprofil 10 dem Längsprofil auf der Nockenwellenseite entspricht. Da auf dieser Seite des Zylinderkurbelgehäuses weder Nockenwelle noch Stößel vorgesehen sind, sind die Längsprofile 11, 12 einfacher, d. h. geradlinig ohne Querschnittssprünge ausgeführt. Am Durchtritt 13 strömt ein Kühlmittel von dem als Kühlmittelverteilerleitung ausgebildeten Längsprofil 11 in den Kühlmantel 14 um die Zylinder 2.
In Fig. 2 ist das erfindungsgemäßes Zylinderkurbelgehäuse 1 gemäß Fig. 1 in einem Längsschnitt durch die Nockenwellenlagergasse 5 über einen ganzen und zwei benachbarte halbe Zylinder 2 gezeigt. Vom Längsprofil 6 führen über den Hohlraum der Nockenwellenlagergasse 5 hohle Hochprofile 15 bis zur Unterkante des Zylinderkurbelgehäuses 1. Die Hochprofile 15 sind in der Grundlagerebene zwischen zwei Zylindern 2angeordnet. Die nicht gezeigte Nockenwelle ist in Nockenwellenlagern 16 gelagert, die ihrerseits in Bereichen vor und hinter der Schnittebene der Figur mit dem Zylinderkurbelgehäuse 1 durch Gießen verbunden sind. Die Schmiermittelzufuhr für die Nockenwelle erfolgt durch die Bohrungen 17 im Nockenwellenlager 16. Die nicht gezeigten Stößel zur Betätigung der Gaswechselventile werden in den Führungen 8 geführt und ragen durch die Durchtritte 9 aus dem Zylinderkurbelgehäuse 1 in den nicht gezeigten Zylinderkopf. Durch die Nockenwellenlagergasse 5 sind die Hochprofile 15 in ihrem geradlinigen Verlauf vom Längsprofil 6 zur Unterkante des Zylinderkurbelgehäuses 1 unterbrochen und verlaufen im Bereich der Nockenwellenlager 16 zweigeteilt um die Nockenwellenlager herum. In Richtung der Nockenwellenlagergasse 5 gesehen verläuft ein Teil des Hohlraumes des Hochprofils 15 vor und ein Teil hinter dem Nockenwellenlager 16. Auf diese Weise ist ein durchgängiger, nahezu gleichbleibend großer Strömungsquerschnitt von oben bis unten gegeben.
In Fig. 3 ist der Gießkern 18 der versteifenden Struktur des Zylinderkurbelgehäuses 1 in einer Schrägansicht auf die Nockenwellenseite von außen gezeigt. Der Gießkern 18 setzt sich vor allem aus den Abschnitten für die Hochprofile 15' und die Längsprofile 5', 6', 10' zusammen. Außerdem sind Kerne für die Durchtritte 9' und die Führungen 8' für die Ventilbetätigungseinrichtungen gezeigt. Da die Führungen 8' aus einem nachträglich gebohrten Anguss bestehen, sind sie im Gießkern, der z. B. aus Formsand besteht, als Hohlraum bzw. Lücke ausgebildet.
In Fig. 4 ist der Gießkern 19 der versteifenden Struktur des Zylinderkurbelgehäuses 1 in einer Schrägansicht von innen auf die der Nockenwelle gegenüberliegende Seite gezeigt. Der Gießkern 19 setzt sich vor allem aus Abschnitten für die Hochprofile 15' und für die Längsprofile 10', 11' zusammen. Am Abschnitt für das obere Längsprofil 11' sind die Durchtritte 13' für das Kühlmittel angebracht. Die aus dem Gießkern hervorragenden Zapfen 20' ergeben am fertigen Zylinderkurbelgehäuse Durchbrüche und dienen beim Gießen als Halterung und Verbindung der verschiedenen Gießkerne untereinander und am fertigen Zylinderkurbelgehäuse als Übergabestelle für zum Beispiel Kühlmittel vom Zylinderkurbelgehäuse zum Zylinderkopf.
In Fig. 5 ist der Gießkern 19 aus Fig. 4 in einer Seitenansicht von innen nach außen in Maschinenquerrichtung gezeigt. Neben den Abschnitten der Längsprofile 10', 11' und der Hochprofile 15' ist in dieser Figur die Übergangsstelle 21 vom Hochprofil 15' zum oberen Längsprofil 11' gezeigt. Erfindungsgemäß wird auf der der Nockenwelle gegenüberliegenden Seite die Profilstruktur aus Längs- und Hochprofilen um einen Gießkern 19 gegossen, jedoch die sich aus dem Gießkern ergebenden Hohlräume durch Verschlusselemente an der Übergangsstelle 21 in zwei getrennte Hohlräume geteilt.

Claims

1. Zylinderkurbelgehäuse (1) für eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern (2) mit mehreren Längsprofilen (6, 10, 11, 12) in Form von seitlichen hohlen Versteifungsprofilen und wenigstens einem Hochprofil (15) in Form eines Versteifungsprofils im Bereich einer in ungefähr der Richtung der Zylinder orientierten Grundlagerebene, dadurch gekennzeichnet, dass eine seitliche Nockenwelle unterhalb eines oberen Längsprofils (6) gelagert ist und dass das Hochprofil im Bereich einer Lagerung (16) der Nockenwelle zweigeteilt ist.

2. Zylinderkurbelgehäuse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Maschinenlängsrichtung gesehen jeweils ein Teilabschnitt des Hochprofils (15) in Achsrichtung der Nockenwelle vor und ein Teilabschnitt hinter der Lagerung (16) der Nockenwelle verläuft.

3. Zylinderkurbelgehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochprofile (15) durch Verschlusselemente in wenigstens einen oberen und einen unteren Hohlraum geteilt sind.

4. Zylinderkurbelgehäuse (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein auf der der Lagerung (16) der Nockenwelle gegenüberliegenden Seite des Zylinderkurbelgehäuses angeordneter oberer Hohlraum des Hochprofils (15) und ein oberes Längsprofil (11) von Kühlmittel durchströmbar sind.

5. Zylinderkurbelgehäuse (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein unterer Hohlraum des Hochprofils (15) mit einem Ölraum des Zylinderkurbelgehäuses in Verbindung steht.

6. Zylinderkurbelgehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Seite des Zylinderkurbelgehäuses, auf der die Lagerung (16) der Nockenwelle angeordnet ist, in einem oberen Hohlraum des Hochprofils (15) und/oder im Längsprofil (6) Übertragungselemente eines Ventiltriebes angeordnet sind.