AT519017A4 - Brennkraftmaschine mit einem kurbelgehäuse - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine (1) mit einem Kurbelgehäuse (2) mit einer um eine Kurbelwellenachse (3a) drehend angeordneten Kurbelwelle (3) und einer an das Kurbelgehäuse (2) oder an einem an diesem angeflanschten Gehäusezwischenteil (6) über eine erste Flanschfläche (5) befestigten Ölwannenkörper (4). Die erste Flanschfläche (5a) in Bezug auf die Kurbelwellenachse (3a) – zumindest abschnittsweise – in einem ersten Winkel (α) geneigt angeordnet. Dadurch kann das nutzbare Ölsammelvolumen der Ölwanne vergrößert werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse mit einer um eine Kurbelwellenachse drehend angeordneten Kurbelwelle und einer an das Kurbelgehäuse oder an einem an diesem angeflanschten Gehäusezwischenteil über einen Flansch befestigten Ölwanne.

Herkömmliche Brennkraftmaschinen weisen üblicherweise einen auf einem Zylinderblock montierten Zylinderkopf auf, wobei an den Zylinderblock ein Kurbelgehäuse anschließt, an dessen Unterseite am tiefsten Punkt der Brennkraftmaschine eine Ölwanne verschraubt ist, die das zur Schmierung benötigte Medium, zumeist Motoröl, aufnimmt. In zunehmendem Maße sind heutzutage bei der Motorenentwicklung weitere Funktionen und hierfür erforderliche Zusatzaggregate zu berücksichtigen, wie beispielsweise Ansauganlagen und Turbolader, Ladeluftkühler und weitere Komponenten. Damit spielt aber insbesondere bei Nutzfahrzeugen und Personenkraftwagen die Bauraumund Packaging-Problematik eine zunehmend wichtigere Rolle, da sich der Bauraum für den Motor verknappt. Im Rahmen der Motorentwicklung müssen diese Probleme mit der notwendigen Implementierung funktionsrelevanter Merkmale -beispielsweise der Schmierung und der dazu benötigten, ausreichend dimensionierten Ölwanne - in Einklang gebracht werden.

Im Stand der Technik wird versucht, diese Probleme durch veränderte Ölwannenformen zu beheben. Die US 7,748,500 B2 offenbart beispielsweise eine Ölwanne für eine Brennkraftmaschine mit einer geteilten Ölwanne, welche aus einem oberen Ölwannenteil und einem unteren Ölwannenteil besteht, wobei der obere Ölwannenteil über eine obere Flanschfläche am Kurbelgehäuse befestigt ist und der untere Ölwannenteil an einer unteren Flanschfläche des oberen Ölwannenteils befestigt ist. Die oberen und unteren Flanschflächen sind parallel zu einer durch die Zylinderachsen und die Kurbelwellenachse aufgespannten Ebene ausgebildet. Der untere Ölwannenteil bildet einen Ölwannenboden aus, welcher eine Neigung in Bezug auf die untere und obere Flanschfläche aufweist. Damit kann ein verbessertes Packaging erreicht werden, allerdings müssen Einbußen hinsichtlich verfügbarem Ölvolumen in Kauf genommen werden.

Die US 2011/0146614 Al beschreibt ein Fahrzeug mit seriellem Hybridantrieb, bei dem eine Brennkraftmaschine als Range Extender einen Generator antreibt. Verständlicherweise stellt eine derartige Kombination zusätzlich erhöhte

Anforderungen an das Packaging im Motorraum, die in der US 2011/0146614 Al dadurch adressiert werden, dass eine an einem Kurbelgehäuse angeflanschte Ölwanne vorgesehen ist, deren Flanschfläche zwischen Ölwanne und Kurbelgehäuse geneigt zu einer Normalebene auf die Zylinderachse, aber parallel zur Kurbelwellenachse, ausgebildet ist. Auch hier müssen Einbußen hinsichtlich verfügbarem Ölvolumen in Kauf genommen werden.

Die DE 10 2013 018 449 Al offenbart eine Packaginglösung, wo eine Ölwanne in Fahrrichtung gesehen vor empfindlichen Bauteilen wie Achsaufnahme und Lenkzylinder angeordnet wird und zu diesem Zweck eine teilweise schräge Bodenfläche aufweist, die als Flanschfläche für die Verbindung mit einem Achsträger dient. Auch hier werden massive Einschränkungen am aufnehmbaren Ölvolumen in Kauf genommen.

Es ist daher einer Aufgabe der Erfindung, bei einer Brennkraftmaschine unter optimaler Ausnutzung des verfügbaren Bauraums auf konstruktiv möglichst einfache Weise das Ölvolumen zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer eingangs genannten Brennkraftmaschine erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die erste Flanschfläche in Bezug auf die Kurbelwellenachse - zumindest abschnittsweise - in einem ersten Winkel geneigt angeordnet ist, wobei vorzugsweise die erste Flanschfläche eine in Bezug auf die Kurbelwellenachse geneigt ausgebildete erste Flanschebene definiert.

Dank der Erfindung ist es möglich, das verfügbare Ölvolumen bei optimaler Ausnutzung des Bauraums zu maximieren. Die Erweiterung des Ölwannenvolumens in Richtung des Kurbelgehäuses ermöglicht einerseits ein Verlängern der Ölwanne in Richtung der Stirnseiten, insbesondere des Getriebeflansches des Kurbelgehäuses, andererseits kann dadurch der Boden der Ölwanne bei Bedarf abschnittsweise angehoben werden, so dass unter der Ölwanne Bauraum frei wird. Das Ölvolumen wird dadurch im Vergleich zu Lösungen des Stands der Technik weniger beeinträchtigt und der ordnungsgemäße Betrieb der Brennkraftmaschine bzw. die dazu benötigte Schmierung sind sichergestellt.

Die Neigung der Flanschebene wird dabei unter Berücksichtigung der Blockausführung, des Getriebeflansches und des Bauraums im Fahrzeug gewählt. Günstigerweise beträgt die Neigung der ersten Flanschebene in Bezug auf die

Kurbelwellenachse einen ersten Winkel, welcher vorzugsweise mindestens 3° -insbesondere mindestens 5° - und vorzugsweise maximal 30° - insbesondere 10° also zum Beispiel 6°. Das ist besonders von Vorteil, wenn die Brennkraftmaschine eine geneigte Einbaulage im Fahrzeug aufweist, sodass die erste Flanschebene -bei horizontalem Untergrund - im Betrieb des Fahrzeuges eine im Wesentlichen waagrechte Position einnimmt.

Der Montage- und Fertigungsaufwand lässt sich möglichst geringhalten, wenn die erste Flanschebene mit einer durch zumindest eine Zylinderachse und die Kurbelwellenachse aufgespannten Hochebene einen zweiten Winkel von 90° einschließt.

In einer Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Flanschebene im Bereich einer abtriebseitigen ersten Stirnseite des Kurbelgehäuses einen größeren Abstand von der Kurbelwellenachse aufweist, als im Bereich einer der ersten Stirnseite abgewandten zweiten Stirnseite des Kurbelgehäuses.

Weiters kann der Gehäusezwischenteil über eine obere zweite Flanschfläche am Kurbelgehäuse befestigt sein, wobei die obere zweite Flanschfläche eine obere zweite Flanschebene definiert, welche vorzugsweise normal zur Zylinderachse ausgebildet ist.

In Weiterführung der Erfindung ist weiters vorgesehen, dass der Gehäusezwischenteil einen Ölwannenoberteil ausbildet, welcher zusammen mit dem Ölwannenkörper - und vorzugsweise einen den Ölwannenkörper nach unten abschließenden Ölwannenbodenteil - eine mehrteilige Ölwannenbaueinheit bilden. Dabei ist es besonders günstig, wenn der Ölwannenbodenteil an einer eine dritte Flanschebene definierenden dritten Flanschfläche des Ölwannenkörpers lösbar befestigt ist, wobei vorzugsweise die dritte Flanschfläche normal zu zumindest einer Zylinderachse ausgebildet ist.

Eine mehrteilige Ölwannenbaueinheit weist Vorteile bei der Schallabstrahlung, sowie bei der Fertigung auf und erlaubt weitere Variabilitäten bei der Ausnutzung des verfügbaren Bauraums.

Im Rahmen der Erfindung kann weiters vorgesehen sein, dass der Ölwannenkörper einen Ölwannenboden ausbildet, der zumindest abschnittsweise geneigt zur ersten

Flanschebene, zweiten Flanschebene und/oder dritten Flanschebene ausgebildet ist. Dabei können zumindest zwei Abschnitte des Ölwannenbodens unterschiedliche Neigungen in Bezug zur ersten Flanschebene, zweiten Flanschebene und/oder dritten Flanschebene aufweisen. Dadurch lässt sich das Packaging, zum Beispiel in Bezug auf benötigte Zusatzaggregate, weiter verbessen.

Die Erfindung wird im Folgenden an Hand eines in den Fig. dargestellten nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Darin zeigen

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine in einer Schrägansicht,

Fig. 2 diese Brennkraftmaschine in einer Seitenansicht und

Fig. 3 diese Brennkraftmaschine in einer Vorderansicht.

Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine 1 weist ein Kurbelgehäuse 2 mit mehreren Zylindern 11 für nicht weiter dargestellte hin- und hergehende Kolben auf. Im Kurbelgehäuse 2 ist eine von den Kolben angetriebene, um eine Kurbelwellenachse 3a drehbare Kurbelwelle 3 gelagert. Die Kurbelwellenachse 3a verläuft dabei normal zu Zylinderachsen 11a.

Das Kurbelgehäuse 2 wird nach unten von einem Ölwannenkörper 4 abgeschlossen welcher über eine erste Flanschfläche 5 direkt am Kurbelgehäuse 2 oder - wie im in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel - über einen Gehäusezwischenteil 6 indirekt am Kurbelgehäuse 2 befestigt ist, zum Beispiel durch Verschrauben. Der Ölwannenkörper 4 dient zur Aufnahme des für die Schmierung benötigten Mediums wie zum Beispiel Motoröl. Für eine ordnungsgemäße Funktion einer Brennkraftmaschine ist eine ausreichende Menge Schmiermedium notwendig.

Der Gehäusezwischenteil 6 ist über eine zweite Flanschfläche 10 am Kurbelgehäuse 2 befestigt. Die zweite Flanschfläche 10 definiert eine zweite Flanschebene 10a, welche normal auf die Zylinderachsen 11a angeordnet ist.

Mit y ist eine die Kurbelwellenachse 3a beinhaltende Normalebene auf die Zylinderachsen 11a bezeichnet.

In der gezeigten Ausführungsvariante bildet der Gehäusezwischenteil 6 einen Ölwannenoberteil 7 aus, welcher zusammen mit dem Ölwannenkörper 4 und einem den Ölwannenkörper 4 nach unten abschließenden Ölwannenbodenteil 8 eine mehrteilige Ölwannenbaueinheit 9 bildet. Der Ölwannenbodenteil 8 ist an einer eine dritte Flanschebene 12a definierenden dritten Flanschfläche 12 des Ölwannenkörpers 4 lösbar befestigt. In der dargestellten Variante ist die dritte Flanschfläche 12 überwiegend normal zu zumindest einer Zylinderachse 11 ausgebildet.

Die in der ersten Flanschebene 5a angeordnete erste Flanschfläche 5 ist im Ausführungsbeispiel in Bezug auf die Kurbelwellenachse 3a um einen ersten Winkel α von etwa 5° bis 10° geneigt angeordnet. Die Neigung der ersten Flanschebene 5a ist dabei derart, dass sie im Bereich einer abtriebseitigen ersten Stirnseite 13 des Kurbelgehäuses 2 - also jene Stirnseite, welche einem Schwungrad 14 bzw. einer Kupplung zugewandt ist - einen größeren Abstand a von der Kurbelwellenachse 3a aufweist, als im Bereich einer der ersten Stirnseite 13 abgewandten zweiten Stirnseite 15 des Kurbelgehäuses 2. Dadurch ist es möglich, das Volumen der Ölwannenbaueinheit 9 trotz des begrenzten Bauraums zu maximieren.

Insbesondere kann der Ölwannenkörper in Richtung entlang der Kurbelwellenachse 3a vergrößert werden.

Mit einer durch die Zylinderachsen 11a und die Kurbelwellenachse 3a aufgespannten Hochebene ε schließt die erste Flanschebene 5a einen zweiten Winkel ß von 90° ein.

Der Ölwannenboden 16 der Ölwannenbaueinheit 9 wird zum kleineren Teil vom Ölwannenbodenteil 8 und überwiegend vom Ölwannenkörper 4 gebildet. Der Ölwannenboden 16 weist mehrere Abschnitte 16a, 16b, 16c, 16d mit unterschiedlichen Neigungen in Bezug auf die Kurbelwellenachse 3a auf, wobei zumindest ein Abschnitt 16a geneigt zur ersten Flanschebene 5a, zweiten Flanschebene 10a und/oder dritten Flanschebene 12a ausgebildet ist. Die Abschnitte 16a, 16b, 16c, 16d des Ölwannenbodens 16 verlaufen dabei von der ersten Stirnseite 13 zur zweiten Stirnseite 15, wobei der erste Abschnitt 16a auf Seiten der ersten Stirnseite 16a angeordnet ist und der vierte Abschnitt 16d sich auf Seiten der zweiten Stirnseite 16d befindet - zweiter 16b und dritter Abschnitt 16c sind entsprechend dazwischen angeordnet.

Im Ausführungsbeispiel sind der erste 16a und vierte Abschnitt 16d des Ölwannenbodens 16 im Wesentlichen normal auf die Zylinderachsen 11a ausgebildet. Der zweite Abschnitt 16b und der dritte Abschnitt 16c des Ölwannenbodens 16 weisen unterschiedliche Neigungen in Bezug zur ersten Flanschebene 5a, zweiten Flanschebene 10a und/oder dritten Flanschebene 12a auf, wobei der Ölwannenboden 16 im zweiten Abschnitt 16b konvex geformt ist und in den dritten Abschnitt 16c verlaufend übergeht. Durch diese Ausführung des Ölwannenbodens 16 kann auf Packagingbedürfnisse Rücksicht genommen werden, wenn beispielsweise unterhalb des Ölwannenkörpers 4 noch Motorkomponenten oder -aggregate angeordnet werden sollen.

Aufgrund der geneigten ersten Flanschfläche 5a ist es möglich, die Ölwannenbaueinheit 9 und insbesondere den Ölwannenkörper 4 zu maximieren und dadurch ein ausreichendes Ölvolumen für einen ordnungsgemäßen Betrieb der Brennkraftmaschine 1 bereit zu stellen. Gleichzeitig kann besser auf Packagingbedürfnisse eingegangen werden, die sich in der aktuellen Motorenentwicklung durch den beschränkt verfügbaren Bauraum ergeben.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE Brennkraftmaschine (1) mit einem Kurbelgehäuse (2) mit einer um eine Kurbelwellenachse (3a) drehend angeordneten Kurbelwelle (3) und einer an das Kurbelgehäuse (2) oder an einem an diesem angeflanschten Gehäusezwischenteil (6) über eine erste Flanschfläche (5) befestigten Ölwannenkörper (4), dadurch gekennzeichnet, dass die erste Flanschfläche (5a) in Bezug auf die Kurbelwellenachse (3a) - zumindest abschnittsweise - in einem ersten Winkel (a) geneigt angeordnet ist. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Flanschfläche (5) eine in Bezug auf die Kurbelwellenachse (3a) geneigt ausgebildete erste Flanschebene (5a) definiert. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Winkel (a) mindestens etwa 3°, vorzugsweise mindestens etwa 5° beträgt. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Winkel (a) maximal etwa 30°, vorzugsweise maximal etwa 10° beträgt. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Flanschebene (5a) mit einer durch zumindest eine Zylinderachse (11a) und die Kurbelwellenachse (3a) aufgespannten Hochebene (ε) einen zweiten Winkel (ß) von 90° einschließt. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Flanschebene (5a) im Bereich einer abtriebseitigen ersten Stirnseite (13) des Kurbelgehäuses (2) einen größeren Abstand (a) von der Kurbelwellenachse (3a) aufweist, als im Bereich einer der ersten Stirnseite (13) abgewandten zweiten Stirnseite (15) des Kurbelgehäuses (2). Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusezwischenteil (6) über eine zweite Flanschfläche (10) am Kurbelgehäuse (2) befestigt ist, wobei die zweite Flanschfläche (10) eine zweite Flanschebene (10a) definiert, welche vorzugsweise normal zur Zylinderachse (11a) ausgebildet ist. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusezwischenteil (6) einen Ölwannenoberteil (7) ausbildet, welcher zusammen mit dem Ölwannenkörper (4) - und vorzugsweise einen den Ölwannenkörper (4) nach unten abschließenden Ölwannenbodenteil (8) - eine mehrteilige Ölwannenbaueinheit (9) bildet. Brennkraftmaschine (1) nach Ansprüche 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölwannenbodenteil (8) an einer eine dritte Flanschebene (12a) definierenden dritten Flanschfläche (12) des Ölwannenkörpers (4) lösbar befestigt ist, wobei vorzugsweise die dritte Flanschfläche (12) normal zu zumindest einer Zylinderachse (11a) ausgebildet ist. Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölwannenkörper (12) einen Ölwannenboden (16) ausbildet, der zumindest abschnittsweise geneigt zur ersten Flanschebene (5a), zweiten Flanschebene (10a) und/oder dritten Flanschebene (12a) ausgebildet ist, wobei vorzugsweise zumindest zwei Abschnitte (16a, 16b, 16c, 16d) des Ölwannenbodens (16) unterschiedliche Neigungen in Bezug zur ersten Flanschebene (5a), zweiten Flanschebene (10a) und/oder dritten Flanschebene (12a) aufweisen.