DE10340157B4

DE10340157B4 - Vorrichtung zur Medienführung in einem Zylinderkurbelgehäuse

Info

Publication number: DE10340157B4
Application number: DE10340157A
Authority: DE
Inventors: Xaver Stemmer
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2003-09-01
Filing date: 2003-09-01
Publication date: 2008-10-02
Anticipated expiration: 2023-09-02
Also published as: EP1664513A1; WO2005024215A1; US7509934B2; EP1664513B1; US20060249104A1; DE502004009932D1; DE10340157A1

Abstract

Vorrichtung zur Medienführung in einem Zylinderkurbelgehäuse einer Hubkolben –Reihenbrennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, bei der die Medienführung unter anderem zumindest einen von der einen Längsseite zur anderen Längsseite des Zylinderkurbelgehäuses führenden Querkanal aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Querkanal (28) in einem im Zwickelbereich zwischen benachbarten Zylindern (12) liegenden Freiraum (24) verläuft, der durch Ausnehmungen (14a) zweier einander in deren unterer Totpunkt-Stellung benachbarter Kolben (14) im unteren Bereich der Kolbenschäfte und oberhalb einer Kurbelwellenlagerung (18) der Brennkraftmaschine gebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Medienführung in einem Zylinderkurbelgehäuse einer Hubkolben-Reihenbrennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Querkanäle der gattungsgemäßen Art sind bei Zylindergehäusen von Brennkraftmaschinen sowohl zur Schmierölversorgung als auch als Kühlwasserführungen für das Kühlsystem in einer Vielzahl von Ausführungen bekannt. Aufgrund der beengten Raumverhältnisse, möglichst dünnen Wandstärken des Zylindergehäuses und/oder durch angrenzende Funktionsteile sind diese Querkanäle zumeist kompliziert in ihrer Geometrie und im Durchströmquerschnitt eingeschränkt.
Aus der gattungsbildenden DE 43 41 040 A1 ist ein aus Metall gegossener Motorblock mit einer Kanalanordnung für eine Schmiermittelversorgung von Lagerstellen bekannt, bei dem die Kanalanordnung durch ein vorgefertigtes Rohrsystem gebildet wird. Dieses vorgefertigte Rohrsystem besteht aus einem Hauptkanal, der in axialer Richtung durch den Motorblock verläuft und von dem jeweils entsprechende Teilkanäle nach unten zur Lagerstelle der Kurbelwelle abzweigen, d. h. dass die Teilkanäle hier von dem Hauptkanal aus sofort nach unten zu den einzelnen Lagerstellen der Kurbelwelle geführt sind und dort münden. Bei einem derartigen Aufbau verlaufen die Kanäle nicht im Bereich der Zylinderbohrung, d. h. die Kanäle dringen nicht in den bei der Bearbeitung der Zylinderbohrung vom Werkzeug überstrichenen Raum ein.
Weiter ist aus der DE 36 01 383 A1 ein Kurbelgehäuse mit eingegossenen Kühlräumen bekannt, wobei als Kühlraum ein metallischer Hohlkörper in das Kurbelgehäuse mit eingegossen ist. Mit einem derartigen Aufbau soll die wärmeübertragende Fläche vergrößert werden, ohne dass wärmeisolierende Stellen auftreten.
Weiter sind in Verbindung mit Brennkraftmaschinen auch sogenannte Slipperkolben allgemein bekannt, deren Kolben Ausschnitte im Kolbenhemd aufweisen, die vom unteren Rand des Kolbens bis etwa zu den Kolbenbolzenaugen ragen und die an den auf Druck beanspruchten Kolbenseiten, also in Richtung senkrechter Kolbenbolzen-Achse, lediglich schmale, keilförmige Kolbenhemdlappen stehen lassen. Beispielsweise ist ein derartiger Kolben aus der DE 197 34 654 C1 bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art anzugeben, die bei einfacher Kanalführung und ausreichend bemessenem Durchströmquerschnitt auch bei beengtem Bauraum herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung beinhalten die weiteren Patentansprüche.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der zumindest ein Querkanal in einem im Zwickelbereich zwischen benachbarten Zylindern liegenden Freiraum verläuft, der durch Ausnehmungen zweier einander in deren unterer Totpunkt-Stellung benachbarter Kolben im unteren Bereich der Kolbenschäfte und oberhalb der Kurbelwellenlagerung der Brennkraftmaschine gebildet ist. Damit kann der Querkanal mit größerem Durchmesser ausgeführt sein als der Abstand der Zylinder zueinander (Zwickelabstand), wodurch die Anzahl der Querkanäle verminderbar und/oder die Durchflussleistung angehoben werden kann. Zudem ergibt sich eine vereinfachte Kanalführung, ggf. ohne erforderliche Strömungsumlenkungen.
Bevorzugt kann der Querkanal zur Kühlwasserführung zwischen beidseitigen Kühlräumen der Brennkraftmaschine dienen, obwohl auch entsprechende Querkanäle zur Schmierölversorgung der Brennkraftmaschine alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein können.
Herstellungstechnisch besonders einfach kann der Querkanal durch ein in eine Querbohrung des Zylindergehäuses eingesetztes Rohr gebildet sein. Neben der vereinfachten Kanalführung und Gießbarkeit des Zylinderkurbelgehäuses wird die Bearbeitung der Zylinderlaufflächen (Bohren, Honen) vereinfacht, indem das den Querkanal bildende Rohr erst nach der Fertigbearbeitung der Zylinderlaufbahnen bzw. des gesamten Zylinderkurbelgehäuses eingesetzt wird und deshalb die vorangehenden Bearbeitungsschritte nicht behindert.
Des weiteren wird vorgeschlagen, dass bei einer Brennkraftmaschine mit zwischen den Zylinderbohrungen in den Zylinderkurbelgehäuse-Querwänden vorgesehenen Ventilationsöffnungen das Rohr die Ventilationsöffnungen durchquert. Damit überbrückt das vorzugsweise dünnwandige Rohr diese Ventilationsöffnungen und ermöglicht eine noch gedrängtere Anordnung des Querkanales.
Der Querkanal kann vorzugsweise einerseits über eine Zuführung unmittelbar an die Wasserpumpe der Brennkraftmaschine angeschlossen sein und somit wirksam die der Wasserpumpe abgewandte Längsseite der Reihenbrennkraftmaschine mit Kühlwasser versorgen.
Ferner kann der zumindest eine Querkanal oberhalb eines im Zylinderkurbelgehäuse angeordneten Längskanales des Druckumlauf-Schmiersystems der Brennkraftmaschine verlaufen und somit den Fertigungsaufwand unter Ver meidung von Kanalumlenkungen reduzieren. Sowohl der Querkanal als auch der besagte Längskanal können durch entsprechend geradlinige Bohrungen hergestellt sein.
Besonders vorteilhaft kann ferner der Querkanal bei einer Brennkraftmaschine mit zwei beiderseits der Zylinder angeordneten Ausgleichswellen derart geneigt ausgeführt sein, dass er unterhalb der höher liegenden Ausgleichswelle und oberhalb der tiefer liegenden zweiten Ausgleichswelle verläuft. Unter Inkaufnahme einer geringfügigen Neigung des Querkanales wird in einfacher Weise der Freigang der Ausgleichswellen und die fertigungstechnisch günstige Anordnung deren Lagerstellen im Zylinderkurbelgehäuse sichergestellt.
Schließlich können die Kolben sogenannte Kastenkolben oder Slipperkolben sein, deren Kolbenschäfte bzw. Kolbenhemden durch entsprechende symetrische Ausnehmungen im Bereich unterhalb der Kolbenringe nur Seitenführungen der Kolben quer zur Längsachse der Reihenbrennkraftmaschine bilden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden mit weiteren Einzelheiten näher beschrieben.
Die anliegende schematische Zeichnung zeigt in:
1 einen teilweisen Querschnitt gemäß Linie I-I der 2 durch ein Zylindergehäuse einer Vierzylinder-Reihen-Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem als Rohr ausgeführten Querkanal im Zwickelbereich zwischen zwei benachbarten Zylindern, und
2 einen Längsschnitt gemäß Linie II-II der 1 durch das abschnittsweise dargestellte Zylindergehäuse.
In der 1 ist mit 10 ein abschnittsweise dargestelltes Zylindergehäuse einer Vierzylinder-Reihen-Hubkolben-Brennkraftmaschine bezeichnet, die soweit nicht dargestellt und beschrieben bekannter Bauart sein kann.
In dem Zylindergehäuse 10 sind Zylinder 12 (vgl. 2) mit entsprechenden Laufflächen für Kolben 14 ausgebildet.
Die Kolben 14 sind in bekannter Weise über nicht dargestellte Kolbenbolzen und Pleuel mit einer Kurbeiwelle der Brennkraftmaschine trieblich verbunden.
Die Kurbelwelle ist dabei in Querwänden 16 des Zylinderkurbelgehäuses 10 und in entsprechenden Stirnwänden (nicht ersichtlich) drehbar gelagert, wobei entsprechende Lagerstühle für eine Kurbelwellenlagerung 18 in die Querwände 16 eingearbeitet sind, die mit anschraubbaren Lagerdeckeln (nicht dargestellt) die Kurbelwellen-Hauptlagerung darstellen.
Ferner sind in dem Zylinderkurbelgehäuse 10 beiderseits der Kurbelwellendrehachse bzw. an den Längsseiten Lagerstellen 20, 22 vorgesehen, in denen Ausgleichswellen (nicht dargestellt) zum Ausgleich freier Massenkräfte bzw. -momente 2. Ordnung der Brennkraftmaschine drehbar gelagert sind.
Die Kolben 14 sind als sogenannte Kastenkolben ausgeführt, deren Kolbenschaft unterhalb der Kolbenringe (ohne Bezugszeichen) mit symetrischen Ausnehmungen 14a versehen sind, so dass die Kolben 14 in ihrem unteren Bereich nur in Querrichtung (entsprechend der Schnittebene der 1) in den Zylindern 12 geführt sind.
Die Zylinderwände 12a der Zylinder 12 enden in den bezogen auf die Längsrichtung des Zylindergehäuses 10 seitlichen Bereichen der Kolben 14, wie aus 2 ersichtlich, in der unteren Totpunkt-Stellung der Kolben 14 aufgrund von Ventilationsöffnungen 26 knapp unterhalb des rotationssymetrischen Bereiches der Kolben 14 mit den Kolbenringen, wodurch im Zwickelbereich (= ineinander übergehende Zylinderwände 12a einander benachbarter Zylinder 12) wie ersichtlich jeweils ein Freiraum 24 geschaffen ist, der von den Ausnehmungen 14a der Kolben 14 begrenzt ist und der zudem oberhalb der Kurbelwellenlagerung mit dem Lagerstuhl 18 liegt.
Die Zylinderlaufbahnen enden somit im Bereich der Ausnehmungen 14a der Kolben 14 aufgrund der Ventilationsöffnungen 26 unterhalb der Kolbenringe und im Bereich der Kolben 14 bezogen auf die Querrichtung des Zylindergehäuses 10 in etwa mit der Unterkante des Kolbenhemdes, so dass Seitenführungen der Kolben 14 nur quer zur Längsachse des Zylindergehäuses 10 gebildet sind.
Die in den Querwänden 16 des Zylindergehäuses 10 vorgesehenen Ventilationsöffnungen 26 (vgl. 1) verbinden die zwischen den Querwänden 16 des Zylindergehäuses 10 liegenden Kurbelgehäuseräume (die nach unten von der nicht dargestellten Ölwanne begrenzt sind) miteinander zum Zwecke eines Druckausgleiches.
In dem besagten Freiraum 24 ist ein Querkanal 28 vorgesehen, der sich aus einer entsprechenden Bohrung 30 im Zylindergehäuse 10 und einem dünnwandigem Rohr 32 zusammensetzt, wobei das Rohr 32 dicht in die Bohrung 30 eingesetzt ist. Dies kann durch Einpressen und/oder durch Einsetzen entsprechender Dichtringe bewerkstelligt sein.
Das Rohr 32 erstreckt sich dabei frei tragend durch die Ventilationsöffnung 26 und ist derart geneigt angeordnet, dass es (vgl. 1) unterhalb der höher liegenden Ausgleichswelle (Lagerstelle 20) und oberhalb der tiefer liegenden Ausgleichswelle (Lagerstelle 22) verläuft, wobei noch vertretbare Wandstärken zwischen den besagten Lagerstellen 20, 22 und der Bohrung 30 für das Rohr 32 berücksichtigt bzw. vorgesehen sind.
Der Querkanal 28 ist wie in 1 schematisch angedeutet über einen rohrförmigen Abzweig 34 unmittelbar an das Pumpengehäuse 36 der Wasserpumpe (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine angeschlossen und versorgt auf der gegenüber liegenden Seite des Zylindergehäuses 10 angeordnete Kühlwasserräume (nicht gezeigt) mit Kühlflüssigkeit. Das besagte Pumpengehäuse 36 ist in das Zylindergehäuse 10 integriert.
Unterhalb des Querkanales 28 ist in das Zylindergehäuse 10 auf der einen Seite der Kurbelwellendrehachse ein Längskanal 38 eingegossen, der als Teil des Druckumlauf-Schmiersystems der Brennkraftmaschine unter anderem über Stichkanäle 40 die Kurbelwellenlagerung 18 mit Schmieröl versorgt.
Anstelle eines Querkanales 28 können auch mehrere Querkanäle in weiteren Quenwänden 16 des Zylindergehäuses 10 angeordnet sein. Dabei können die Querkanäle 28 auch andere Medien führen, insbesondere Schmieröl aus dem Schmiersystem der Brennkraftmaschine. Das Zylindergehäuse 10 kann ferner in nicht dargestellter Weise auch mit Zylinderlaufbüchsen versehen sein, die die besagten Laufflächen für die Kolben 14 aufweisen.

Claims

Vorrichtung zur Medienführung in einem Zylinderkurbelgehäuse einer Hubkolben –Reihenbrennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, bei der die Medienführung unter anderem zumindest einen von der einen Längsseite zur anderen Längsseite des Zylinderkurbelgehäuses führenden Querkanal aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Querkanal (28) in einem im Zwickelbereich zwischen benachbarten Zylindern (12) liegenden Freiraum (24) verläuft, der durch Ausnehmungen (14a) zweier einander in deren unterer Totpunkt-Stellung benachbarter Kolben (14) im unteren Bereich der Kolbenschäfte und oberhalb einer Kurbelwellenlagerung (18) der Brennkraftmaschine gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querkanal (28) zur Kühlwasserführung zwischen beidseitigen Kühleinrichtungen der Brennkraftmaschine dient.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Querkanal (28) durch ein in eine Querbohrung (30) des Zylindergehäuses (10) eingesetztes Rohr (32) gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Zylinderbohrungen (12) in den Zylinderkurbelgehäuse-Querwänden (16) Ventilationsöffnungen (26) vorgesehen sind, wobei das Rohr (32) die Ventilationsöffnungen (26) durchquert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Querkanal (28) einerseits über eine Zuführung (34) unmittelbar an einer Wasserpumpe (36) der Brennkraftmaschine angeschlossen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Querkanal (28) oberhalb eines im Zylinderkurbelgehäuse (10) angeordneten Längskanals (38) des Druckumlauf-Schmiersystems der Brennkraftmaschine verläuft.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Querkanal (28) bei einer Brennkraftmaschine mit zwei beiderseits der Zylinder (12) angeordneten Ausgleichswellen derart geneigt ausgeführt ist, dass er im Querschnitt gesehen unterhalb der höher liegenden Ausgleichswelle (20) und oberhalb der tiefer liegenden Ausgleichswelle (22) verläuft.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (14) Kastenkolben oder Slipperkolben sind.