DE2260798A1

DE2260798A1 - Luftverdichtende viertakt-hubkolbenbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2260798A1
Application number: DE2260798A
Authority: DE
Inventors: Bruno Dipl Ing Goerres; Oswald Dipl Ing Schuldt; Friedrich H Van Winsen
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1972-12-13
Filing date: 1972-12-13
Publication date: 1974-06-27
Also published as: IT996437B; JPS5825897B2; GB1393050A; US3942502A; JPS4987904A; FR2211046A5

Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Palm 9695/**

Stuttgart-Untertürkheim 12. Dez. 1972

Luftverdichtende Viertakt-Hubkolben-Brennkraftmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine luftverdichtende Viertakt-Hubkolben-Breniikraf tmaschine, im folgenden kurz Brennkraftmaschine genannt, als Antriebsbrennkraftmaschine in einem Kraftwagen, an die über eine Kupplung ein Getriebe angeflanscht ist.

Bekanntlich treten bei derartigen Brennkraftmaschinen Schwingungen infolge freier Kräfte und Momente auf, die durch rotierende und oszillierende nicht ausgeglichene Massen hervorgerufen werden. Diese Kräfte und Momente sollen möglichst ausgeglichen oder klein gehalten werden. Besondere Probleme treten bei Brennkraftmaschinen mit unsymmetrischer Kurbelwelle auf, insbesondere bei Fünfzylinder-Reihenbrennkraftmaschinen, da hier nur mit einem erheblichen Aufwand ausgleichbare Kräfte und Momente in größerer Anzahl als beispielsweise bei Vier- und Sechszylinder-Reihenbrennkraftmaschinen gefährliche Schwingungen hervorrufen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einem vertretbaren Aufwand dafür zu sorgen, daß keine für die Brennkraftmaschine, die Kupplung und das Getriebe gefährliche Schwingungen auftreten.

409826/0040

- ² - 3>fl''m 9$ S 5/h

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, dall die Verbindungen zwischen der Brennkraftmaschine und der Kupplung und/ oder zwischen der Kupplung und dem Getriebe mit derartigen Versteifungen versehen sind, daß die Eigenfrequenzen des Schwingungssystems mit den Massen Brennkraftmaschine, Kupplung und Getriebe höher liegen als die Frequenzen der durch die als Fünfzylinder-Reihenbrennkraftmaschine ausgeführten Brennkraftmaschine hervorgerufenen gefährlichen, nicht mit vertretbarem Aufwand kompensierbaren Erregerschwingungen.

Bei der Anwendung der Erfindung sollen somit alle Kräfte und Momente, die gefährlich werden können und die mit vertretbarem Aufwand auf bekannte Weise mittels rotierender Zusatzmassen ausgeglichen oder zumindest teilweise ausgeglichen werden können, auf diese Art unschädlich gemacht werden. Die bei Fünfzylinder-Reihenbrennkraftmaschinen darüber hinaus auftretenden gefährlichen Erregerschwingungen werden nach der Erfindung dadurch unschädlich gemacht, daß die Eigenfrequenzen des genannten Schwingungssystems immer über den Erregerfrequenzen liegen, so daß keine Resonanz auftreten kann. Die Erfindung gibt darüber hinaus an, wie die Eigenfrequenzen genügend hoch gelegt werden können, nämlich durch Versteifungen der Verbindungen zwischen der Brennkraftmaschine und der Kupplung und/oder der Kupplung und dem Getriebe. Dabei kann man sich vorstellen, daß die Versteifungen wie der Einsatz von Federn mit einer größeren Federkonstanten wirken, die sich in dem genannten Schwingungssystem zwischen den Massen Brennkraftmaschine, Kupplung und Getriebe befinden. Die erfindungsgemäßen Versteifungen sind mit einem erheblich geringeren Aufwand herzustellen als der Ausgleich aller gefährlicher Schwingungen auf die herkömmliche Weise.

Eine besonders vorteilhafte Ausführung der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Eigenfrequenzen höher liegen als die Frequenzen

409826/0040

- 3 - Daim 9695A

der Kippschwingungen, die durch die Momente II. Ordnung, hervorgerufen durch die oszillierenden Massen der Brennkraftmaschine, erregt werden. Ein Ausgleich dieser Momente II. Ordnung ist nur durch einen hohen technischen Aufwand möglich. Durch die Erfindung wird der Ausgleich umgangen und der damit verbundene technische Aufwand vermieden.

Eine wirkungsvolle Ausgestaltung der Versteifungen kann darin bestehen, daß die obere Wand des im wesentlichen kastenförmigen Getriebegehäuses in dessen ganzer oder teilweiser Länge zum Kupplungsgehäuse hin ansteigend zu der Längsachse des Getriebegehäuses geneigt ausgeführt ist und daß die obere Wand des Kupplungsgehäuses an diese Wand anschließt, so daß die Trennflächen zwischen Kupplungsgehäuse und Getriebegehäuse über den Platzbedarf der eigentlichen Kupplung und des eigentlichen Getriebes hinaus nach oben verlängert sind.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die obere Wand des Getriebegehäuses mindestens über dessen halbe Länge geneigt ausgeführt.

Weiterhin kann die obere Wand auch des Kupplungsgehäuses geneigt sein und mit dessen Längsachse genau oder etwa denselben Neigungswinkel einschließen wie die obere Wand des Getriebegehäuses. Damit ergibt sich eine besonders steife Verbindung zwischen Getriebegehäuse und Kupplungsgehäuse, da der Kraftfluß ohne Knick zwischen diesen beiden Teilen übergeleitet wird.

Der Neigungswinkel, den die obere Wand des Getriebegehäuses und gegebenenfalls des Kupplungsgehäuses tv.it der Längsachse einschließt, beträgt in vorteilhafter Weise etwa 20°.. Bei einem Neigungswinkel dieser Größe ist die obere Wand in Längsrichtung noch steif, andererseits fällt die Wand zum Ende des Getriebe-

4 0 9826/0040

- k - Palm 9695A

gehäuses so rasch ab, daß dort nur wenig Platz für die Versteifung benötigt wird·

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht bei einer Brei nkraf tmaschine mit Ölwanne darin, daß diese auf jeder Seite in ihrem unteren Bereich Rippen aufweist, die vom Anschlußflansch zum Kupplungsgehäuse oder einem Zwischengehäuse wegführend sich verjüngen. Diese erfindungsgemäße Maßnahme bedeutet eine erhebliche Versteifung der Verbindung der Ölwanne und damit der Brennkraftmaschine mit dem Kupplungsgehäuse oder dem Zwischengehäuse. Damit ist eine weitere Erhöhung der Eigenfrequenzen des obengenannten Schwingungesystems erreichbar, so daß ein größerer Abstand zu den gefährlichen Erregerfrequenzen gewonnen wird oder die Verbindung von Kupplungsgehäuse und Getriebegehäuse etwas weniger steif ausgebildet werden kann, ohne die Eigenfrequenzen zu senken.

Die Rippen der Ölwanne können im Bereich des Anschlußflansches je ein Fachwerk bilden, das sich zu einer Rippe verjüngt. Auf diese Weise werden die vom Anschlußflansch aufgenommenen Kräfte in Längsrichtung kontinuierlich über die Rippen auf die Ölwanne übertragen.

Eine weitere Versteifung des Motor-Getriebeb]ocks und damit eine weitere Erhöhung von dessen Eigenfrequenz kann dadurch erreicht werden, daß beim Vorhandensein eines Zwischengehäuses ■ zwischen Brennkraftmaschine und Kupplungsgehäuse dieses zumindest auf der Oberfläche, die an die Brennkraftmaschine grenzt, mit einer Verrippung versehen ist, die fachwerkartig oder wabenförmig ausgebildet ist.

In der Zeichnung ist ein AusfUhrungsbefepiel der Erfindung dargestellt. Dabei zeigen

409826/OOAO

- 5 - Daim 9695A

Fig. 1 eine Ansicht einer Viertakt-Hubkolben-Einspritzbrennkraftmaschine mit Zwischengehäuse, Kupplungsgehäuse und Getriebegehäuse in schematischer Darstellung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Getriebegehäuse, Fig. 3 einen Längsschnitt durch das Kupplungsgehäuse,

Fig. k eine Teilansic.ht von unten des Oberteils der Ölwanne der Brennkraftmaschine,

Fig. 5 einen Querschnitt nach der Linie V-V durch das Oberteil der Ölwanne der Fig. h und

*Fig. 6 eine Ansicht des Zwischengehäuses von der Brennkraftmaschine her.

Die Brennkraftmaschine 1 der Fig. 1 besteht im wesentlichen aus einem Zylinderkopfgehäuse 2, einem Zylindergehäuse 3 sowie einem Oberteil k und einem Unterteil 5 einer Ölwanne. Im Zylindergehäuse 3 sind, schematisch dargestellt, fünf in Reihe liegende Zylinder 6 angeordnet. An die Brennkraftmaschine 1 sind an einer ^Stirnseite über ein Zwischengehäuse 7 ein Kupplungsgehäuse 8 und ein Getriebegehäuse 9 angeflanscht. Eine Antriebswelle 10 für den. nicht dargestellten Kraftwagen, der mit der Brennkraftmaschine 1 angetrieben wird, verläßt das Getriebegehäuse 9 in der Längsachse 11 von Getriebegehäuse 9 und Kupplungsgehäuse 8, die gleichzeitig in der Trennebene 12 zwischen Zylindergehäuse 3 und. Oberteil k der Ölwanne liegt. Brennkraftmaschine 1, Kupplungsgehäuse 8 und Getriebegehäuse 9 sind im Kraftwagen durch je ein Lager 13 seitlich der Brennkraftmaschine 1 in der Nähe von deren Schwerpunkt und ein Lager 1^ am Getriebegehäuse 9 in der Nähe des Ausgangs der Antriebswelle 10 gelagert.

409826/0040

- 6 - Palm 9695A

Bei dem in Fig. 2 in größerem Maßstab dargestellten Getriebegehäuse 9 ist deutlich zu sehen, daß Hie obere Wand 15 des Getriebegehäuses 9 in teilweiser Länge gegenüber der Längs· achse 11 geneigt ausgeführt ist, und zwar zum links vom Getriebegehäuse 9, wie in Fig. 1 dargestellt, befindlichen Kupplungsgehäuse 8 hin ansteigend. Die obere Wand 15 ist nur über eine Strecke von etwa vier Fünftel der Länge des Gctriebegei ausos 9 geneigt und geht mit einer kleineren Rundung in einen zur Längsachse 11 parallelen Teil 16 über. Der Neigungswinkel der oberen Wand 15 gegen die Längsachse 11 beträgt etwa 20°.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Kupplungsgehäuse 8 ist die obere Wand 17 über ihre gesamte Länge mit demselben Neigungswinkel gegenüber der Längsachse 11 geneigt wie die obere Wand 15 des Getriebegehäuses 9· Die beiden oberen Wände 15 und 17 liegen dabei in einer Ebene, so daß sich ein besonders günstiger Kraftfluß mit einer sehr steifen Verbindung zwischen ihnen ergibt.

Das Oberteil h der Ölwanne, das in Fig. h in Ansicht von unten teilweise dargestellt ist, wird mit einem Flansch 18 über das Zwischengehäuse 7 mit dem Kupplungsgehäuse 8 verbunden. Zur Abstützung des Flansches 18 und damit zur Versteifung der Verbindung zwischen dem Oberteil h der Ölwanne und dem Kupplungsgehäuse 8 sind auf jeder Seite des Oberteils h Rippen 19 angeordnet. Diese bilden in der Nähe des Flansches 18 ein Fachwerk, wie in Fig. 5 deutlich zu erkennen ist, so daß es große Kräfte vom Flansch 18 ableiten kann. Diese Kräfte werden kontinuierlich auf das Oberteil h der Ölwanne verteilt, wobei sich das Fachwerk vom Flansch 18 wegführend verjüngt. Weiterhin ist zur Versteifung des Oberteils k der Ölwanne auf deren Unterseite jeweils seitlich eine Rippe 20 vorgesehen, die vom Flansch 18

40982 6/0040

- 7 - Palm 9695A

wegführend sich verjüngt und damit kontinuierlich Kräfte vom Flansch 18 auf das Oberteil h übertragen kann.

Die Fig. 6 zeigt deutlich, daß die Oberfläche des Zwischengehäuses 7 mit einer Verrippung 21 versehen ist, die fachwerkartig oder wabenförmig ausgebildet ist. Diese Verrippung 21
umschließt insbesondere die Durchbrechungen 22 im Zwischengehäuse 7» so daß auch in diesem Bereich das Zwischengehäuse 7 sehr steif und wenig nachgibig ausgebildet ist.

409826/0040

Claims

- β - Daim 9695A

Ansprüche

Luftverdichtende Viertakt-Hubkolben-Einspritzbrennkraftmaschinen als Antriebsbrennkraftmaschine in einem Kraftwagen, an die Über eine Kupplung ein Getriebe angeflanscht i9t, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen zwischen der Brennkraftmaschine (i) und der Kupplung und/oder zwischen der Kupplung und dem Getriebe mit derartigen Versteifungen versehen sind, daß die Eigenfrequenzen des Schwingungssystems mit den Massen Brennkraftmaschine (i), Kupplung und Getriebe höher liegen als die Frequenzen der durch die als Fünfzylinder-Reihenbrennkraftmaschine ausgeführten Brennkraftmaschine ( 1 ) hervorgerufen gefährlichen, nicht mit. vertretbarem Aufwand kompensierbaren Erregerschwingungen.

Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenfrequenzen höher liegen als die Frequenzen der Schwingungen, die durch die Momente II. Ordnung, hervorgerulon durch die oszillierenden Massen der Brennkraftmaschine (1), erregt werden.

Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Wand (1 "5) des im wesentlichen kastenförmigen Getriebegehäuses (9) in dessen ganzer oder teilweiser Länge zum Kupplungsgehäuse (8) hin ansteigend zu der Längsachse (ii) des Getriebegehäuses (9) geneigt ausgeführt ist und daß die obere Wand (i7) des Kuppiungsgehäuses (H) an diese Wand (13) anschließt, so daß die Trenn· flächen zwischen Kupplungsgehäuse (8) und Getriebegehäuse (9) über den Platzbedarf der eigentlichen Kupplung und des Getriebes hinaus nach oben verlängert sind.

0 9 B 2 6 / 0 0 h 0

- 9 - Paint

k. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die obere Wand (15) des Getriebegehäuses (9) mindestens über dessen halbe Länge geneigt ausgeführt ist.

5. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis h_t dadurch gekennzeichnet, daß die obere Wand (1?) des Kupplungsgehäuses (8) geneigt ist und mit dessen Längsachse (11) genau oder etwa denselben Neigungswinkel einschließt wie die obere Wand (15) des Getriebegehäuses (9)·

6. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel, den die obere Wand (15 bzw. 17) des Getriebegehäuses (9) und gegebenenfalls des Kupplungsgehäuses (8) mit der Längsachse (ti)

. einschließt, etwa 20 beträgt.

7. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 6 mit einer Ölwanne, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölwanne auf jeder Seite in ihrem unteren Bereich Rippen (19) aufweist, die vom Anschlußflansch (18) zum Kupplungsgehäuse (8) oder einem Zwischengehäuse (7) wegführend sich verjüngen.

8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7t dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (19) im Bereich des Anschlußflansches (18) je ein sich verjüngendes Fachwerk bilden.

9. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 7 mit einem Zwischengehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischengehäuse (7) zumindest auf der Oberfläche, die an die Brennkraftmaschine (1) grenzt, mit einer Verrippung (21) versehen ist, die fachwerkartig oder wabenförmig ausgebildet ist.

4098 2 6/0040

Leerseite