Die Erfindung betrifft eine Kolbenbrennkraftmaschine, insbesondere eine mehrzylindrige Kolbenbrennkraftmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Aus der EP 0 038 560 A ist eine Kolbenbrennkraftmaschine der vorgenannten Art bekannt, bei der der Zylinderblock mit dem überdeckenden Zylinderkopf einstückig ausgebildet ist und gegenüberliegend zum Zylinderkopf in einem Kurbelgehäuseoberteil ausläuft. Dieses nimmt die oberen Lagerhälften einer Kurbelwellenlagerung auf, deren untere Lagerhälften Lagerstühlen eines Kurbelgehäuseunterteils zugeordnet sind, das gegen das Kurbelgehäuseoberteil verspannbar ist. Das Kurbelgehäuse und der unterhalb des Zylinderkopfes liegende Teil des Zylinderblockes sind längsseitig und über eine Stirnseite von einer mantelartigen Verkleidung umschlossen.
Um für das in Leichtmetallguss ausgeführte Kubelgehäuseunterteil gewichtsparend eine hohe Steifigkeit zu erreichen, sind dessen beabstandet parallel zueinander längs der Kurbelwelle liegende Lagerstühle seitlich außen über Tragbalken verbunden, die durch eingegossene Stahlrohre gebildet sind, so dass sich eine leiterartige Struktur ergibt, mit den seitlich außen liegenden Tragbalken als Holmen und den sich dazwischen erstreckenden Lagerstühlen als Sprossen. Die Befestigung des Kurbelgehäuseunterteiles gegenüber dem Oberteil erfolgt über die Lagerstühle durchsetzende Schrauben, die jeweils im Bereich zwischen den Lagerflächen und den Tragbalken angeordnet sind.
Ferner ist aus der DE 28 39 885 C2 eine Kolbenbrennkraftmaschine bekannt, die einen Zylinderkopf, einen den Zylinderkopf tragenden Zylinderblock, der mit dem Kurbelgehäuseoberteil in einem Stück gegossen ist, einen Kurbelgehäuseunterteil und eine Ölwanne aufweist. Das Kurbelgehäuseunterteil ist mit Lagerstühlen für die Kurbelwellenlager versehen, die von entsprechenden, die Lagerstühle übergreifenden Lagerbügeln des Kurbelgehäuseoberteiles überdeckt sind, das mit dem Kurbelgehäuseunterteil zu verschrauben ist. Kurbelgehäuseoberteil und Kurbelgehäuseunterteil sind mit einem gemeinsamen Anschlussflansch für ein unmittelbar anzuschließendes Getriebe versehen, um zu einem besonders steifen und schwingungsunempfindlichen Gesamtaufbau relativ großer Masse zu kommen und um den durch Vibrationen im niedrigen Frequenzbereich verursachten Geräuschpegel möglichst gering zu halten. Diese bauliche Gestaltung steht nicht in Zusammenhang mit der Anordnung der Aggregate der Brennkraftmaschine, für die die Anordnungsmöglichkeiten aufgrund der Verblockung von Motor und Getriebe aber noch weiter als üblich eingeschränkt sind.
Bei solchen, in ähnlicher Form auch in der Praxis eingesetzten Brennkraftmaschinen wird für den Einsatz in Serienfahrzeugen eine nahezu absolute Zuverlässigkeit über die Regellebensdauer eines Fahrzeuges vorausgesetzt, und es sind darüber hinaus eine Vielzahl sonstiger Anforderungen schon in der Konzeption zu berücksichtigen. So soll insbesondere auch der Laderbetrieb mit sehr hohen Literleistungen möglich sein, und trotz hoher Literleistungen, die entsprechende thermische und mechanische Belastungen mit sich bringen, darf die Maschine nicht zur störenden Geräuschquelle werden und muss in sich entsprechend steif sein, bei möglichst geringem Bauvolumen, wobei Letzteres insbesondere bei kleineren Fahrzeugen von ganz besonderer Bedeutung ist und besondere Probleme auch bezüglich der Anbringung und Unterbringung der Aggregate aufwirft. All dies bedingt ein Konzept, bei dem sich die im Hinblick auf die Gesamtheit der Probleme, von denen hier nur einige angesprochen sind, zu findenden Lösungen in synergetischer Weise ergänzen, wenn ein befriedigendes Resultat erreicht werden soll.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Kolbenbrennkraftmaschine der eingangs genannten Art eine besonders steife und hinsichtlich des Geräuschverhaltens günstige Gehäuseausführung mit der Möglichkeit einer besonders raumsparenden Bauweise zu kombinieren.
Erreicht wird dies durch eine Gestaltung gemäß dem Anspruch 1, die einen Grundaufbau ermöglicht, der sich durch besondere Steifigkeit des Maschinengehäuses auszeichnet, dadurch auch besonders hohe Literleistungen ermöglicht, der in seinem Geräuschverhalten sowohl durch die Steifigkeit als auch durch die teilweise erreichte Doppelwandigkeit befriedigt und der insbesondere auch Voraussetzungen dafür bringt, Aggregate besonders raumsparend zu integrieren. Die dem Unterteil des Kurbelgehäuses zugeordneten rohrförmigen Tragbalken sind selbst Bestandteil der Doppelwandigkeit des Unterteiles des Kurbelgehäuses und sie ermöglichen insbesondere eine sehr steife Abstützung der Lagerstühle, wobei der Aufbau noch weiter dadurch versteift werden kann, dass die rohrförmigen Tragbalken mit den Lagerstühlen über einen Kurbelwannenboden zusätzlich verbunden sind.
Dieser Kurbelwannenboden kann bei der erfindungsgemäßen Lösung durch einen Gehäuseboden quasi gedoppelt werden, wobei der Gehäuseboden schalenartig an die Außenseiten der rohrförmigen Tragbalken anschließt, während der Wannenboden mit den Tragbalken an deren einander zugewandten Innenseiten verbunden ist. Die beiden zueinander beabstandeten Böden sind im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung bevorzugt im Bereich der Lagerstühle gegeneinander abgestützt, und zwar bevorzugt über bis zum Gehäuseboden reichende Teile der Lagerstühle, so dass sich nur verhältnismäßig kleine freitragende Wandabschnitte ergeben, die nicht zur Resonanz neigen. Ein solcher Aufbau des Kurbelgehäuseunterteils bietet zudem auch alle Voraussetzungen, Planschverluste, d. h. Verluste durch Eintauchen von Teilen der Kurbelwelle und der Pleuel in den Ölsumpf zu vermeiden, da der Ölsumpf in den Bereich zwischen Kurbelwannenboden und Gehäuseboden verlegt werden kann, so dass bei entsprechender Ölabführung aus der Kurbelwanne diese praktisch ölfrei ist, in Analogie zu an sich bekannten Trockensumpfschmierungen.
Die Verbindung der beiden Böden, d. h. des Wannenbodens und des Gehäusebodens über Teile der Lagerstühle gibt im Rahmen der Erfindung die zusätzliche Möglichkeit, die zur Verspannung von Zylinderkopf und Kurbelgehäuseoberteil gegen das Kurbelgehäuseunterteil verwendeten Zuganker über das Kurbelgehäuseunterteil nach unten hinaus zu führen und die Verspannung der Zuganker von der Unterseite der Brennkraftmaschine her vorzunehmen. Bei einer derartigen Lösung lassen sich die Zuganker im Zylinderkopf verankern, beispielsweise verschrauben und es wird das Kurbelgehäuseoberteil, das bevorzugt mit dem Zylindergehäuse zusammengefasst ist, zwischen Zylinderkopf und Kurbelgehäuseunterteil eingespannt, wobei das Kurbelgehäuseoberteil ebenso wie das Unterteil lediglich auf Druck beansprucht ist, so dass sich wechselnde Zug-Druckbelastungen vermeiden lassen.
Im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung wird über die Tragbalken aber nicht nur eine Tragfunktion erreicht, die zusätzlich eine Doppelwandigkeit des Kurbelgehäuseunterteils ermöglicht, sondern es wird die Doppelwandigkeit im Bereich der Tragbalken auch zur Aufnahme von Aggregaten genutzt, so insbesondere der Anordnung der Ölpumpe oder Ölpumpen und/oder eines Ölkühlers und/oder eines kombinierten Ölkühlers und Luft-Öl-Separators. Selbstverständlich lassen sich auch andere Aggregate in den Tragbalken anordnen oder zu diesen integriert befestigen, wobei im Rahmen der Erfindung eine bevorzugte Lösung ist, dem Tragbalken, der die Ölpumpe oder die Ölpumpen aufnimmt, auch den Ölfilter zuzuordnen, wobei dieser in Erstreckungsrichtung des Tragbalkens angeordnet sein kann, oder aber auch, was eine bevorzugte Lösung darstellt, radial zum Tragbalken stehend in diesen eingeschraubt oder an diesem befestigt sein kann.
Im Hinblick auf eine möglichst geringe Ölkonzentration in der Kurbelwanne erweist es sich als zweckmäßig, den Wannenboden im Anschlussbereich an einen der Tragbalken zwischen den Lagerstühlen parallel zum Tragbalken aufzuschlitzen, so dass sich im tangentialen Übergangsbereich vom Tragbalken in den Wannenboden Fangschlitze für das Öl ergeben, durch die das Öl aus der Kurbelgehäusewanne austritt. Diese Fangschlitze münden bei der erfindungsgemäßen Lösung allerdings nicht frei auf den Zwischenraum zwischen Wannenboden und Gehäuseboden, sondern es ist vielmehr zwischen dem Tragbalken und dem Wannenboden, die Fangschlitze quasi untergreifend, ein Fangkanal oder eine Fangrinne in der Funktion eines Sammelkanales vorgesehen, über den das Öl der Saugseite einer Pumpe zugeführt werden kann.
Sind dabei die Fangschlitze und der Sammelkanal benachbart zu dem Tragbalken vorgesehen, der als Ölpumpenaufnahme dient, so ergeben sich sehr kurze Wege und insbesondere entfallen besondere, vor allem freiliegende Leitungen.
Wird dabei im Rahmen der Erfindung eine Saugölpumpe, die bevorzugt einer Stirnseite des Kurbelgehäuseunterteiles benachbart liegt, und eine Druckölpumpe vorgesehen, die hintereinander liegend in dem entsprechenden Tragbalken als Aggregateträger angeordnet sind, so mündet der Sammelkanal auf die Saugseite der Saugölpumpe, über die das Öl aus dem Sammelkanal abgesogen wird. Auf den Sammelkanal können dabei zusätzlich auch Ölrücklaufbohrungen ausmünden, die vom Zylinderkopf ausgehen und die im Bereich der Lagerstühle durch Aussparungen verlaufen, durch die auch die Zuganker verlaufen.
Wird in dem zweiten Tragbalken als Aggregat ein Ölkühler, oder ein kombinierter Öl-Kühl-Luft-Seperator angeordnet, so erweist es sich als zweckmäßig, die Druckseite der Saugpumpe über einen bevorzugt einem stirnseitigen Lagerstuhl zugeordneten Kanal mit dem zweiten Tragbalken und dem in diesen angeordneten Ölkühler und/oder dem mit einem Ölkühler kombinierten Öl-Luft-Seperator zu verbinden. Nach Durchlaufen des Ölkühlers bzw. des kombinierten Ölkühlers und Öl-Luft-Seperators gelangt das Öl in den geschlossenen, zwischen Kurbelwannenboden und Gehäuseboden liegenden Ölsumpf und von dort zur Druckseite der Öldruckpumpe, die ihrerseits ebenfalls im ersten, die Ölsaugpumpe aufnehmenden Tragbalken angeordnet ist, und wird von der Öldruckpumpe auf kurzem Wege dem dem gleichen Tragbalken zugeordneten Ölfilter zugeführt, von dem aus im Kurbelgehäuseunterteil integriert die Ölzuführung zu den in den Lagerstühlen angeordneten Lagern und über das Kurbelgehäuseoberteil zum Zylinderkopf führt. Die Verteilung des Öles zu den Lagerstühlen erfolgt dabei über einen längs des Bodens des Kurbelgehäuses verlaufenden Kanal, der den Boden zwischen den Lagerstühlen zusätzlich aussteift.
Für die Ölsaugpumpe und die Öldruckpumpe erweist es sich im Rahmen der Erfindung als zweckmäßig, diese als Baueinheit auszuführen, die in den bevorzugt eine zylindrische Innenfläche aufweisenden Tragbalken axial eingeschoben wird, wobei durch entsprechende, passende Zuordnung die Anschlüsse an Saug- und Druckseiten der jeweiligen Ölzu- und Abführungen hergestellt werden. Bevorzugt sind sowohl die Ölsaugpumpe wie auch die Öldruckpumpe als Zahnradpumpen ausgebildet, wobei die angetriebenen Zahnräder koaxial auf der gleichen Welle sitzen und die beiden Pumpen modulartig aneinander gebaut sind.
Für den Öl-Luft-Seperator erweist sich eine patronenartige Gestaltung als zweckmäßig, bei der der Öl-Luft-Seperator im Hinblick auf seine Zusatzfunktion als Ölkühler quasi als Doppelrohrzylinder ausgebildet ist, über den außenseitig das Öl geführt wird und durch den zwischen innerem und äußerem Mantel die Kühlflüssigkeit fließt, wobei die Separierung der abzutrennenden Luft bevorzugt über Außen- und Innenmantel durchsetzende schlitzartige Ausnehmungen erfolgt. Da das Öl bei der erfindungsgemäßen Lösung bevorzugt in etwa tangential gegen den Außenmantel zugeführt wird und der Außenmantel bevorzugt mit einer insbesondere gewendelten Leitvorrichtung versehen ist, wird das Öl aufgrund der Führung radial nach außen geschleudert und tritt durch im Tragbalken vorgesehene Aussparungen in den Ölsumpf über. Infolge des leichten Überdruckes, der in dem Ölsystem herrscht, tritt die Luft über die genannten Lüftungsschlitze auf den zentralen, durch den Innenmantel begrenzten Abluftkanal über, der auf einen Ringraum des Tragbalkens ausmündet, der einen in einem Lagerbock vorgesehenen Luftkanal anschneidet.
Die Erfindung kombiniert somit in besonders vorteilhafter Weise eine besonders steife Gehäuseausführung einer Kolbenbrennkraftmaschine mit einer besonders raumsparenden Bauweise.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen. Im Übrigen wird die Erfindung nachfolgend ergänzend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert, das eine dreizylindrige Hubkolbenbrennkraftmaschine zum Ausgangspunkt hat. Es zeigen im Einzelnen:
In der Darstellung gemäß Fig. 1 ist eine stark schematisierte Prinzipdarstellung eines Kurbelgehäuseunterteiles 1 einer bezüglich Kurbelgehäuseoberteil und Zylinderkopf nicht dargestellten Hubkolbenbrennkraftmaschine gezeigt, die dreizylindrig ausgeführt ist und bei der das Unterteil 1 Lagerstühle 2 aufweist, die quer zur Erstreckungsrichtung der hier nicht dargestellten Kurbelwelle liegen, Aufnahmen 3 für die Lager der Kurbelwelle aufweisen und eine Verbindung zwischen den seitlichen Begrenzungen des Kurbelgehäuseunterteiles herstellen. Als seitliche Begrenzungen dienen rohrförmig ausgebildete Tragbalken 4, 5, die anhand der Darstellungen gemäß Fig. 4 bis 10 im Einzelnen bezüglich ihres Aufbaus und ihrer Funktion noch näher erläutert werden.
In Fig. 1 ist auch veranschaulicht, dass die Tragbalken 4 in der erfindungsgemäßen Ausgestaltung nicht nur als Bestandteil des Kurbelgehäuseunterteiles 1 zu dessen Versteifung dienen, sondern auch als Aufnahme für Aggregate dienen können, wobei diese Aggregate, wie hier lediglich zu Veranschaulichungszwecken gezeigt, sowohl stirnseitig wie auch von der Seite in die Tragbalken 4, 5 eingeschoben bzw. eingesetzt werden können. Als Beispiel für solche in die Tragbalken 4, 5 von der Stirnseite her einzuschiebende Aggregate ist eine Ölpumpe 6 zu nennen, die in den Tragbalken 4 an dessen einem Ende stirnseitig eingeschoben wird, wobei bevorzugt dieser Stirnseite des Unterteiles 1 ein über den stirnseitigen Lagerstuhl 2 vorspringender, äußerer Wandteil 7 des Kurbelgehäuseunterteils zugeordnet sein kann, so dass die Ölpumpe 6 mit dem ihr zugeordneten Antriebsritzel oder Kettenrad 8 und dem zugehörigen Antriebsmittel, so beispielsweise einem Kettentrieb in einem Schacht des Kurbelgehäuses liegt, der bezüglich des Kurbelgehäuseunterteils 1 seitlich über den vorspringenden Wandteil 7 begrenzt ist, und der über einen nicht dargestellten Deckel abzuschließen ist. Während der Tragbalken 4 in Höhe des stirnseitigen Lagerstuhles 2 endet, ist der Tragbalken 5 bis auf die Anschlussebene des Wandteiles 7 für den nicht dargestellten Deckel vorgezogen, so dass hier beispielsweise ein Aggregat einzubringen ist, das über den Deckel abgedichtet und über einen stirnseitigen, den Deckel durchsetzenden Anschluss versorgt werden kann.
Dass der Tragbalken 5 gegebenenfalls auch von der Gegenseite mit einem einsteckbaren Aggregat bestückt werden kann, ist in Fig. 1 für das Aggregat 9 gezeigt. Gegebenenfalls können auch auf den gleichen Tragbalken von gegenüberliegenden Seiten Aggregate eingeschoben werden. Eine Nutzung des Tragbalkens 4 mit stirnseitigem Einschub an dem einen Ende und radialem Einsatz eines Aggregates, hier eines Ölfilters 10 nahe dem anderen stirnseitigen Ende des Tragbalkens 4 ist in Fig. 1 ebenfalls veranschaulicht, wobei, wie im Überblick anhand der Fig. 2 erläutert, eine solche Grundanordnung zu sehr vorteilhaften und einfachen Versorgungswegen in der Ölversorgung der Brennkraftmaschine führt. Dies insbesondere dann, wenn das Kurbelgehäuseunterteil 1, was in Fig. 1 nicht erkennbar ist, nicht nur bezüglich der seitlichen Begrenzung durch die Tragbalken 4 und 5, sondern auch bezüglich der bodenseitigen Begrenzung doppelwandig ausgeführt ist, nämlich, wie in den Schnittdarstellungen gemäß Fig. 5 bis 10 detaillierter dargestellt, einen Kurbelwannenboden 11 in der Verbindung der Lagerstühle 2 und in der Verbindung der unteren Begrenzungen der Tragbalken 4 und 5 einen Gehäuseboden 12 aufweist, wie er im Bereich des vorstehenden Wandteiles 7 erkennbar ist.
Eine solche Doppelbödigkeit des Kurbelgehäuseunterteiles 1 erbringt nicht nur eine weitere Erhöhung der Festigkeit für das Kurbelgehäuseunterteil, sondern erweist sich auch unter Geräuschgesichtspunkten als sehr vorteilhaft, wobei die erfindungsgemäße Ausgestaltung bei geringem Mehraufwand für das Kurbelgehäuseunterteil 1 für die Brennkraftmaschine eine Trockensumpfschmierung ermöglicht, wie sie unter dem Gesichtspunkt einer verbesserten Ölkühlung für eine Maschine hoher Leistung zweckmäßig ist, zumal bei der erfindungsgemäßen Lösung die Leitungswege im Kurbelgehäuseunterteil 1 integriert werden können, so dass diesbezügliche Mehraufwendungen entfallen und zudem eine besonders raumsparende Bauweise realisierbar ist.
Fig. 2 zeigt, wie bereits angesprochen, eine Schemadarstellung eines solchen Ölkreislaufes, wobei in diesem Ölkreislauf auch die dem Kurbelgehäuseoberteil bzw. dem Zylinderkopf zugeordneten Leitungswege veranschaulicht sind.
Dem anhand Fig. 1 geschilderten grundsätzlichen Aufbau einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit zugehörigem Kurbelgehäuseunterteil 1 entsprechend ist das Ölkreislaufschema gemäß Fig. 2 gestaltet, wobei ausgehend von der vorstehend angesprochenen Trockensumpfschmierung die Ölpumpe 20 als kombinierte Ölsaugpumpe 21 und Öldruckpumpe 22 ausgebildet ist. Über die Ölsaugpumpe 21 wird dabei das von den Schmierstellen zurücklaufende Öl aus einem entsprechenden Sammelkanal, hier veranschaulicht durch eine Fangrinne 23, saugseitig aufgenommen und über einen Kanal 24 einem Öl-Luft-Seperator 25, der gegebenenfalls auch eine Ölkühlerfunktion beinhaltet, zugeführt, wobei der Öl-Luft-Seperator 25 bezogen auf eine Darstellung gemäß Fig. 1 einem anderen Tragbalken, nämlich dem Tragbalken 5 zugeordnet wäre als die Ölpumpe 20, die in den Tragbalken 4 eingesteckt wird.
Vom Öl-Luft-Seperator 25 fließt das Öl über einen Kanal 26 der Saugseite der Öldruckpumpe 22 zu, wobei der Kanal 26 auch eine Speicherfunktion, realisiert beispielsweise durch einen Vorratsbehälter oder einen außerhalb der Kurbelwanne liegenden Ölsumpf, beinhaltet. Die Öldruckpumpe 22 fördert auf den Ölfilter 27, und ausgehend vom Ölfilter 27 wird das von der Öldruckpumpe 22 geförderte Öl auf die einzelnen Schmierstellen verteilt. Veranschaulicht sind diesbezüglich Schmierstellen der Kurbelwellenlager, die über einen im Kurbelgehäuseunterteil liegenden Kanal 29 versorgt werden und die symbolisch jeweils bei 30 dargestellt sind.
Während der Kanal 29, wie auch in den Schnitten gemäß Fig. 5 und 10 veranschaulicht, im Kurbelgehäuseunterteil verläuft, dessen Trennebene zum Kurbelgehäuseoberteil durch die strichlierte Linie 31 dargestellt ist, verläuft ein Anschlusskanal 32 nach oben zum Kurbelgehäuseoberteil und dieses durchsetzend bis in den Zylinderkopf, dessen Trennebene zum Kurbelgehäuseoberteil durch die strichlierte Linie 33 veranschaulicht ist. Im nicht weiter dargestellten Kurbelgehäuseoberteil sind vom Anschlusskanal 32 Zuführleitungen 35 zu Ölspritzen 36 abgezweigt, über die Öl auf die Unterseiten der hier nicht dargestellten und in den symbolisierten Zylindern 37 laufenden Kolben gespritzt wird.
Im Zylinderkopf verzweigt sich der Anschlusskanal 32 auf Versorgungsleitungen 38, 39, die zu den einzelnen Schmierstellen des Zylinderkopfes führen. Das von diesen Schmierstellen zurücklaufende Öl gelangt wieder zur Fangrinne 23, von der ausgehend ein neuer Durchlauf beginnt.
Eine erfindungsgemäße Realisierung des in Fig. 2 schematisch dargestellten Ölkreislaufes wird bezogen auf das Kurbelgehäuseunterteil 40, das weitgehend schematisiert in Draufsicht in Fig. 3 dargestellt ist, anhand der Fig. 4 bis 10 näher erläutert. Hierbei sind die Fig. 5 bis 10 teilweise abstrahierte Schnitte gemäß den entsprechenden Schnittlinien V-V bis X-X in Fig. 3.
In der Draufsicht auf das Kurbelgehäuse 40 gemäß Fig. 3 sind die Lagerstühle mit 41 bezeichnet, und die über die quer zur Längsachse 42 des Kurbelgehäuseunterteiles 40 verlaufenden Lagerstühle 41 verbundenen seitlichen Tragbalken mit 43 und 44. Die seitlichen Tragbalken 43 und 44 sind dabei wiederum rohrförmig ausgebildet, wie die Schnitte gemäß Fig. 5 bis 10 und die stirnseitige Ansicht gemäß Fig. 4 zeigen. Aus diesen Darstellungen ist des Weiteren zu erkennen, dass das Kurbelgehäuseunterteil 40 doppelbödig gestaltet ist und einen inneren Kurbelwannenboden 45 sowie einen äußeren Gehäuseboden 46 aufweist. Grob gesagt bildet der Kurbelwannenboden 45 eine kreisförmige, zur Längsachse 42 konzentrische und an die Tragbalken 43, 44 an deren einander zugewandten Seiten tangential anlaufende Schale, zu der der Gehäuseboden 46 radial beabstandet ist und bei grundsätzlich konzentrischer Anordnung eine korrespondierende Außenschale bildet, die an die Tragbalken 43, 44 außenseitig anschließt. Kurbelwannenboden 45 und Gehäuseboden 46 sind, wie insbesondere die Fig. 5 und 10 zeigen, im Bereich der Lagerstühle 41 miteinander verbunden, wobei die Lagerstühle 41 mit dem Kurbelwannenboden 45 und dem Gehäuseboden 46 einstückig vergossen sind.
Die Lagerstühle 41 weisen Durchgangsbohrungen 47 für hier nicht dargestellte Zuganker auf, über die Zylinderkopf, Kurbelgehäuseoberteil und Kurbelgehäuseunterteil gegeneinander zu verspannen sind. Den Durchgangsbohrungen 47 sind vom Gehäuseboden 46 ausgehende, schachtförmige Vertiefungen 48 zugeordnet, so dass die hier nicht dargestellten, die Durchgangsbohrungen 47 durchsetzenden Zuganker über in den schachtförmigen Vertiefungen 48 liegende Muttern praktisch gegen die Lagerstühle 41, von der Unterseite des Kurbelgehäuseunterteiles 40 her, verschraubbar sind. Für die Zuganker erweist es sich dabei in hier nicht dargestellter Weise als zweckmäßig, sie im Zylinderkopf, bevorzugt durch Einschrauben in entsprechende Aufnahmebohrungen zu verankern, so dass das hier nicht dargestellte Kurbelgehäuseoberteil zwischen Zylinderkopf und Kurbelgehäuseunterteil 40 eingespannt ist und die Teile des Kurbelgehäuses über die Zuganker lediglich auf Druck beansprucht sind.
In Verwirklichung eines Ölkreislaufes im Wesentlichen entsprechend jenem gemäß Fig. 2, ist ausgehend von der in Fig. 4 dargestellten Stirnseite in dem Tragbalken 43 eine kombinierte, aus einer Ölsaugpumpe 21 und einer Öldruckpumpe 22 bestehende Ölpumpe 20 eingesetzt, wie sie anhand von Fig. 11 noch in ihrem Aufbau näher beschrieben wird, und in dem Tragbalken 44 ein mit einem Ölkühler zu einer Baueinheit zusammengefasster Öl-Luft-Seperator 49 gemäß Fig. 12 bis 14. Im Hinblick auf ein besseres Verständnis der Ölkanalführungen im Kurbelgehäuseunterteil 40 werden zunächst die Darstellungen gemäß Fig. 11 und gemäß Fig. 12 bis 14 näher erläutert.
Die Ölpumpe 20 gemäß Fig. 11 mit der Ölsaugpumpe 21 und der Öldruckpumpe 22 umfasst für die Ölsaugpumpe 21 und die Öldruckpumpe 22 je einen zylindrischen Außenmantel 50, 51, die passend und über in entsprechende Nuten 52 eingelegte Dichtringe gegeneinander und gegenüber dem Tragbalken 43 abgedichtet in diesem angeordnet sind. Ölsaugpumpe 21 und Öldruckpumpe 22 sind jeweils als Zahnradpumpen ausgebildet, wobei deren angetriebene und gleichachsig angeordnete Zahnräder mit 53 und 54 bezeichnet und drehfest auf einer gemeinsamen Welle 55 befestigt sind. Die Gegenräder, nämlich die Zahnräder 56 und 57, sind ebenfalls koaxial angeordnet und auf einer gemeinsamen Achse 58 gelagert. Die Welle 55 ist drehfest mit einem Antriebszahnrad oder Kettenrad 59 verbunden, das wie anhand der Fig. 1 erläutert, in den herkömmlichen Aggregateantrieb integriert ist.
Ölsaugpumpe 21 und Öldruckpumpe 22 saugen jeweils über radiale Fenster 60, 61 an, wobei die entsprechenden Saugfenster axial voneinander getrennt, also mit Abstand zueinander über einen gleichen Umfangswinkelbereich sich erstreckend angeordnet sind und bezogen auf die Montagelage der Ölpumpe 20 im Tragbalken 43 eine Lage einnehmen, in der sie jeweils zu einem am Innenumfang des Tragbalkens 43 liegenden Versorgungsfenster in Überdeckung angeordnet sind. Das Versorgungsfenster, das mit dem Saugfenster 60 der Ölsaugpumpe 21 korrespondiert, ist im Schnitt gemäß Fig. 6 ersichtlich und mit 62 bezeichnet, wobei dieses Versorgungsfenster 62 über einen Saugkanal 63 gespeist wird, der, wie Fig. 5 zeigt, von der als Sammelkanal wirkenden Fangrinne 23 gemäß Fig. 3 ausgeht. Dieser Sammelkanal ist in Fig. 5 bis 10 mit 64 bezeichnet und erstreckt sich bei einem Rundrohr entsprechenden Profil zwischen der der Kurbelwanne 67 zugewandten Seite des Tragbalkens 43 und der benachbarten Unterseite des Kurbelwannenbodens 45. Zwischen den Lagerstühlen 41 ist der Anschluss des Kurbelwannenbodens 45 an die ihm zugewandte Seite des Tragbalkens 43 aufgebrochen, derart, dass Fangschlitze 65 als Öffnungen für das zurücklaufende Öl gebildet werden, über die das Öl in den Sammelkanal 64 gelangt, der im Bereich dieser Fangschlitze 65 den zwischen Kurbelwannenboden 45 und Gehäuseboden 46 liegenden Ölsumpf 66 vom Kurbelwannenraum 67 trennt.
Infolge der durch den rohrförmigen Sammelkanal 64 gebildeten Unterfangung für die Fangschlitze 65 ist auch im Bereich der Fangschlitze 65 eine durchgängige Doppelbödigkeit gewährleistet, wobei über den Sammelkanal auch die durch die Schlitze 65 bedingte Schwächung ausgeglichen wird, da der Sammelkanal die entsprechende Stützwirkung übernimmt.
Druckseitig ist die Ölsaugpumpe 21 über ein in Fig. 11 nicht dargestelltes Radialfenster mit einem Fenster 68 (Fig. 5) im Tragbalken 43 in Überdeckung, das auf einen Kanal 69 ausmündet, der längs der Stirnseite des in Fig. 4 in Frontalansicht dargestellten Lagerstuhles 41 verläuft und auf ein Zufuhrfenster ausmündet, das im Tragbalken 44 innenseitig in dem Axialbereich vorgesehen ist, der vor dem stirnwandseitigen Lagerstuhl 41 gemäß Fig. 4 liegt, so dass der Kanal 69 eine unmittelbare und in das Kurbelgehäuseunterteil integrierte Verbindung zwischen der Druckseite der Saugpumpe 21 und dem Tragbalken 44 herstellt, in den der mit einem Ölkühler kombinierte Öl-Luft-Seperator gemäß Fig. 12 bis 14 eingesteckt ist.
Der Seperator gemäß Fig. 12 bis 14 weist eine Doppelmantelkonstruktion auf mit einem Außenmantel 70 und einem Innenmantel 71, wobei Außen- und Innenmantel konzentrisch zueinander liegen und gemeinsam einen Ringraum 72 einschließen. Der Innenmantel 71 seinerseits umschließt einen Raum 73. Außenmantel 70 und Innenmantel 71 sind im Bereich des Endes 74 des insgesamt mit 49 bezeichneten, mit einem Ölkühler kombinierten Öl-Luft-Seperators verbunden, derart, dass ein axialer Zufluss zum Ringraum 72 vom im Durchmesser verjüngten Ende des Seperators 49 aus über den Anschluss 76 gegeben ist, der in einer stirnseitigen Abdeckung des Tragbalkens 44 dichtend zu befestigen ist. Am gegenüberliegenden Ende des Seperators 49 sind Außenmantel 70 und Innenmantel 71 jeweils axial aufgeweitet und bilden jeweils einen Bund, wobei dadurch, dass der Innenmantel 71 länger ist als der Außenmantel 70, zwischen den Bunden 77 und 78 ein Ringraum entsteht, über den der Ringraum 72 radial nach außen geöffnet ist und der mit 79 bezeichnet ist. Die Bunde 77 und 78 dichten bei dem patronenartig ausgestalteten und in den im Innenraum zylindrischen Tragbalken 44 eingesetzten Seperator 49 den Ringraum 79 gegenüber der Innenfläche des Tragbalkens 44 ab.
Über einen Teil ihrer Länge sind Außenmantel 70 und Innenmantel 71, wie Fig. 13 zeigt, mit radialen Durchbrechungen in Form von einander diametral gegenüberliegenden Schlitzen 80 versehen, die die Verbindung zum vom Innenmantel 71 umschlossenen Raum 73 herstellen, der über den Bund 78 hinaus nach der vom zuflussseitigen Ende 76 entgegengesetzten Seite offen ist.
Am Außenumfang ist der Mantel 70 mit einer Leitvorrichtung versehen, die hier durch eine über die Länge des Mantels 70 durchlaufende rippenförmige Wendel 81 gebildet ist, die die Funktion hat, das über den Kanal 69 von der Druckseite der Ölsaugpumpe 21 dem Innenraum des Tragbalkens 43 über das dort vorgesehene Fenster radial zugeführte Öl längs des patronenartig ausgebildeten Seperators 49 zu führen. Dabei tritt eine Trennung des Öls von der im Öl mitgeführten Luft ein, wobei die Luft über die Schlitze 80 in den Raum 73 radial nach innen gelangt, während das Öl gegen die Innenfläche des Tragbalkens 44 gedrückt wird. Um ein Ablaufen des Öls aus dem zwischen Seperator 49 und Innenfläche des Tragbalkens 44 abgegrenzten Raum zu ermöglichen, ist der Tragbalken 44, wie die Fig. 5 bis 8 zeigen, im entsprechenden Längsabschnitt mit radialen Durchbrechungen 82 versehen, die auf den als Ölvorratsbehälter oder Ölsumpf 66 dienenden Raum zwischen Kurbelwannenboden 45 und Gehäuseboden 46 ausmünden.
Der Sumpf 66 hat, wie die Schnittdarstellungen gemäß Fig. 5 bis 10 zeigen, im Bereich des von der Stirnwand gemäß Fig. 4 abgelegenen Endbereiches des Kurbelgehäuseunterteiles seine größte Tiefe, so dass sich das über die Durchbrechungen 82 dem Sumpf zugeführte Öl in diesem Bereich sammelt.
Wie bereits erwähnt ist der Seperator 49 funktional auch als Kühler ausgebildet. Während die separierte Luft dem Raum 73 zuströmt, und zwar über die Längsschlitze 80, erfolgt auf den Ringraum 72 ein Zufluss von Wasser über den Anschluss 76, der, wie bereits angesprochen, stirnseitig am über die frontseitige Stirnwand gemäß Fig. 4 vorstehenden Ende des Tragbalkens 44 vorgesehen ist, wobei diese Anordnung es in bevorzugter, hier aber nicht dargestellter Weise auch möglich macht, die Wasserpumpe druckseitig unmittelbar oder über kurze Leitungswege mit dem Anschluss 76 zu verbinden. Das über den Anschluss 76 als axialen Zufluss zugeführte Wasser durchströmt den Ringraum 72 unter Kühlung des längs des Außenmantels 70 strömenden Öles und tritt aus dem axialen Ringraum 72 über den radialen Ringraum 79 in einen Bereich des Tragbalkens 44 aus, in dem dessen Innenfläche ein Abströmfenster 83 aufweist, über das das Kühlwasser in einen Kanal 84 eintritt, der axial in Gegenrichtung zur Strömungsrichtung des Öles innerhalb des Seperators verläuft und bezogen auf eine dreizylindrige Brennkraftmaschine im längsmittleren Bereich, also im Bereich des dritten Zylinders auf eine Ausströmöffnung 85 endet, die in der oberen Abschlussebene des Kurbelgehäuseunterteiles 40 liegt, so dass das Wasser in einem entsprechenden Anschlusskanal des hier nicht dargestellten Kurbelgehäuseoberteiles den Zylindern bzw. dem Zylinderkopf zugeführt werden kann.
Die separierte Luft tritt, wie dargelegt, in den Raum 73 des Seperators 49 über und verlässt den Seperator 49 an dem dem Einströmende für das Wasser gegenüberliegenden Ende, wobei es in den geschlossenen Endbereich des Innenraumes des Tragbalkens 44 austritt. Dieser ist, wie Fig. 10 zeigt, in seinem Umfang mit einem Fenster 86 versehen, das auf einen Abluftkanal mündet.
Als Abluftkanäle sind dabei im Rahmen der Erfindung langlochförmige Aussparungen 87 vorgesehen, die zwischen zentraler Aufnahme für das Kurbelwellenlager und seitlicher Begrenzung durch den jeweiligen Tragbalken 43 bzw. 44 in den Stegen der Lagerstühle 41 vorgesehen sind, wobei die langlochförmigen Aussparungen 87 neben ihrer Funktion als Abluftkanal auch der Durchführung der nicht dargestellten Zuganker dienen. Das Fenster 86 steht mit dem durch die langlochförmige Aussparung 87 gebildeten Ablauftkanal des Lagerstuhles 41 in Verbindung, der der rückwärtigen, also abtriebsseitigen Stirnwand des Kurbelgehäuseunterteiles 40 zugehört.
Fig. 10 zeigt des Weiteren, dass die durch die langlochförmigen Aussparungen 87 gebildeten Abluftkanäle auf der dem Tragbalken 44 zugewandten Seite auch als Entlüftungskanäle für den Ölsumpf 66 dienen und somit bis auf den Zwischenraum zwischen Kurbelwannenboden 45 und Gehäuseboden 46 frei durchlaufen. Die bezogen auf die gleichen Lagerstühle gegenüberliegenden, dem Tragbalken 43 benachbarten Abluftkanäle enden auf den Sammelkanal 64 auslaufend und ermöglichen damit eine Entlüftung des Kurbelwannenbereiches einschließlich des Bereiches des Sammelkanales.
Wie die Schnittdarstellungen gemäß Fig. 5 bis 10 zeigen, nimmt der Abstand des Gehäusebodens 46 vom Kurbelwannenboden 46 gegen das rückwärtige Ende des Kurbelgehäuseunterteiles 40 zu, wobei durch einen stufenartigen Absatz im Bereich etwa des letzten Drittels ein tiefer liegender Bereich entsteht, der den eigentlichen Ölsumpf des zwischen Kurbelwannenboden 45 und Gehäuseboden 46 liegenden Ölsammelraumes bildet und von dem aus ein Saugkanal 88 längs des unteren Bereiches des Tragbalkens 43 zu einem Fenster in der Innenwandung des Tragbalkens 43 führt, das bei montierter Ölpumpe 20 in Überdekkung zum Saugfenster 61 der Druckpumpe 22 liegt. Hierbei liegen die den Saugfenstern 60 der Saugpumpe 21 und 61 der Druckpumpe 22 entsprechenden Saugöffnungen in der Innenwand des Tragbalkens 43 axial in Flucht zueinander, sind aber voneinander getrennt und von in Gegenrichtung zueinander verlaufenden Kanälen gespeist, wobei über entsprechende Dichtungen am Umfang der Ölpumpe 20, für die in Fig. 11 lediglich entsprechende Stichnuten 52 am Außenumfang der Ölpumpe 20 vorgesehen sind, mit einfachen Mitteln eine einwandfreie Trennung gewährleistet ist.
In den Tragbalken 43 eingesetzt endet die Druckpumpe 22 mit Abstand zur Aufnahme 89 für das Ölfilter, die als radiale Einstecköffnung (Fig. 9) in den Tragbalken 43 hineinragt und in die ein herkömmlicher Ölfilter oder eine Ölfilterpatrone einschraubbar ist.
Die Druckseite der Öldruckpumpe 22 läuft, wie in den Fig. 6 und 7 ersichtlich, auf einen innerhalb des Trabbalkens 43 vorgesehenen Axialkanal 90 aus, der auf den Aufnahmeraum 89 für den Ölfilter ausmündet und der mit einem Axialanschluss 91 (Fig. 11) der Druckpumpe 22 korrespondiert, so dass bei in den Tragbalken 43 eingesetzter Druckpumpe eine Verbindung derselben zum Ölfilter hergestellt ist.
Der zwischen Ölfilter und diesem benachbarten Ende der Ölpumpe 20 liegende, über den Kanal 90 überbrückte Raum, der in Fig. 7 mit 92 bezeichnet ist, ist gegen den zwischen Kurbelgehäuseboden 45 und Gehäuseboden 46 liegenden Raum, dem auch der Ölsumpf 66 zugehört, offen, so dass auf diesen Bereich evtl. in der Verbindung zwischen Pumpe und Filter liegende Überdruckventile ausmünden können.
Hat das auf den Aufnahmeraum über den Kanal 90 geförderte Drucköl den Filter durchlaufen, so strömt es über den Ansatz 93, in den der Ablauf des Filters eingreift, in den Kanal 94, der als Axialkanal auf einen Querkanal ausmündet, der der rückwärtigen Stirnwand des Kurbelgehäuseunterteiles 40 zugeordnet ist und von dem aus, wie anhand Fig. 2 geschildert, die Ölversorgung für die Kurbelwellenlager sowie auch für die weiteren Ölverbraucher abgezweigt ist.
Bei der erfindungsgemäßen Gestaltung einer Hubkolbenbrennkraftmaschine ergibt sich insbesondere für leistungsstarke, kleinvolumige Brennkraftmaschinen eine hohe Steifigkeit des Kurbelgehäuseunterteiles, und damit eine Basis für eine besonders belastbare Konstruktion des Motorblockes, die zudem zu einer sehr raumsparenden Bauweise führt, die eine Integration aller wesentlichen Teile des Ölkreislaufes in den Motorblock ermöglicht und zusätzliche Ölleitungen vermeidbar macht.
Die erfindungsgemäße Hubkolbenmaschine eignet sich insbesondere auch für Einbaulagen mit zur Vertikalen geneigter Zylinderachse. Ausgangspunkt für das Ausführungsbeispiel ist eine Einbaulage, bei der der die Ölpumpe aufnehmende Tragbalken 43 gegenüber einer horizontalen Bezugsebene tiefer liegt als Tragbalken 44, da so die Fangschlitze 65 nahezu im Tiefstpunkt der Kurbelwanne 67 liegen.