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Die Erfindung betrifft eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit zumindest einer ersten Ausgleichswelle, welche über ein Antriebsrad durch eine Kurbelwelle angetrieben ist und zumindest einer zweiten Ausgleichswelle, welche gegenläufig rotierend zur ersten Aus- gleichswelle angetrieben ist, wobei die Ausgleichswellen parallel zueinander angeordnet und in einem am Kurbelgehäuse befestigten strukturversteifenden Tragteil im Bereich eines 01 raumes gelagert sind, und wobei jede Ausgleichswelle zumindest eine exzentrische Aus- gleichsmasse innerhalb eines vom Tragteil gebildeten Hohlraumes aufweist.
Es ist bekannt, Ausgleichswellen im Bereich eines struktursteifen Tragteiles innerhalb des Ölraumes unterhalb der Kurbelwelle anzuordnen und die Lagerung in den Tragteil zu integrie- ren. Dies hat den Vorteil, dass im Kurbelgehäuse keine konstruktiven Massnahmen zur Lage- rung und Aufnahme der Ausgleichswellen samt Ausgleichsmassen getroffen werden müssen, und auch bei Kurbelgehäusen ohne Massenausgleichswellen sehr einfach - ohne aufwendige konstruktive Änderungen - im Kurbelgehäuse ein Massenausgleich geschaffen werden kann.
Ein weiterer Vorteil ist, dass durch die teilweise Nutzung des Ölraumes Platz eingespart wer- den kann. Der Tragteil dient dabei einerseits zur Strukturversteifung des Kurbelgehäuses und andererseits zur Aufnahme der Ausgleichswellen, kann darüber hinaus aber auch als Träger für Ölpumpe, Ölansaugstutzen, oder ähnliches verwendet werden und bildet somit einen Mul- tifunktionsbauteil. Bei relativ tief im Ölraum angeordneten Ausgleichswellen besteht aller- dings die Gefahr, dass die Ausgleichsmassen in das Ölbad eintauchen und das Öl schaumig schlagen. Um dies zu verhindern, ist bei bekannten Brennkraftmaschinen der Tragteil als Ge- häuse für die Ausgleichswellen ausgebildet und bildet einen entsprechenden Hohlraum aus.
Allerdings kann das Öl zur Schmierung der Lager der Ausgleichswellen in den Hohlraum gelangen und diesen allmählich füllen, bis zumindest eine Ausgleichsmasse in das Öl ein- taucht. Abgesehen von den auftretenden Energieverlusten führt dieses Ölplanschen zum un- erwünschten Emulgieren des Öles. wodurch die Gefahr von Lagerschäden zufolge Schmie- rungsverlusten stark ansteigt.
Aus der US 5 535 643 A ist eine Brennkraftmaschine dieser Art bekannt, bei der die Aus- gleichswellen in einem Tragteil gelagert sind, welcher einen Oberteil und einen Unterteil auf- weist. Die Ausgleichsmassen der Ausgleichswellen sind dabei in einem Hohlraum des Trag- teiles angeordnet. Zwei die beiden Ausgleichswellen miteinander verbindende Zahnräder sind in einem weiteren vom Tragteil gebildeten Hohlraum angeordnet. Massnahmen zur Verhinde- rung von Planscheffekten zufolge der rotierenden Ausgleichsmassen oder Zahnräder sind kei- ne vorgesehen.
Aus der US 4 766 857 A ist eine Brennkraftmaschine bekannt, bei der die Ausgleichswellen in einem mehrteiligen Tragteil gelagert sind, der sich nur über einen kleinen Teil der Motor- länge erstreckt und deshalb die Struktursteifigkeit des Kurbelgehäuses nur wenig verbessert.
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Der Tragteil ist in einer Querebene der Brennkraftmaschine geteilt, um den Zusammenbau zu ermöglichen. Die Ausgleichsmassen befinden sich in einem vom Tragteil gebildeten gemein- samen Hohlraum. Die Ausgleichswellen sind dabei über miteinander im Eingriff stehende Zahnräder in einem Zahnradgehäuse verbunden, in welches eine vom Hohlraum ausgehende Ölleitung einmündet. Der Hohlraum wird somit über die als Pumpe wirkenden Zahnräder entleert, wobei die sowohl Öl als auch Luft fördernden Zahnräder allerdings selbst eine ge- wisse Emulgierung des Schmieröles hervorrufen.
Auch aus der US 4 703 724 A, US 4 703 725 A und der US 4 677 948 ist jeweils eine Brenn- kraftmaschine mit einem Tragteil bekannt, welcher das Gehäuse für Ausgleichswellen bildet.
Die Ausgleichsmassen sind dabei in einem gemeinsamen Hohlraum angeordnet. Der Mantel des Hohlraumes weist seitlich Öffnungen auf, über welche durch die Ausgleichsmassen Öl aus dem Hohlraum geschleudert wird. Weiters wird der Hohlraum ähnlich wie bei der US 4 766 857 A durch als Pumpe wirkende Zahnräder, über die die Ausgleichswellen mitein- ander gekoppelt sind, über eine Ölleitung entleert.
Die US 5 788 381 A offenbart eine Brennkraftmaschine mit im Bereich des Ölraumes ange- ordneten Tragteilen, welche die Lager für zwei Ausgleichswellen ausbilden. Eine Strukturver- steifung für das Kurbelgehäuse kann mit den im wesentlichen lediglich zur Abstützung der Ausgleichswellen dienenden Tragteilen nicht erreicht werden. Die Ausgleichsmassen sind nicht in einem vom Tragteil gebildeten Hohlraum angeordnet, sondern liegen direkt im 1 raum. Die Ausgleichswellen weisen im Bereich der Ausgleichsmassen zylindrische Schutz- hülsen auf, welche Planscheffekte zufolge der Rotation der Wellen vermindern.
Elemente zum Versteifen des Kurbelgehäuses im Bereich der Kurbelgehäuseschürze sind fer- ner aus der DE 39 11 014 A1 oder der EP 0 515 773 A1 bekannt. Diese zumeist als Leiter- rahmen bezeichneten Elemente sind zumeist als eigene Bauteile ausgeführt und haben die Aufgabe, die Biege- und Torsionssteifigkeit des Kurbelgehäuses zu erhöhen.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art eine hohe Struktursteifigkeit des Kurbelgehäuses zu erzielen, Planscheffekte durch die Aus- gleichswellen zu vermindern und den Fertigungs- und Montageaufwand sowie den Platzbe- darf so klein wie möglich zu halten.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass pro Ausgleichswelle zumindest ein vor- zugsweise zylindrischer Hohlraum ausgebildet ist, wobei die Hohlräume voneinander getrennt sind und die inneren Mantelflächen der Hohlräume die Ausgleichswellen im Bereich der Aus- gleichsmassen zumindest überwiegend umschliessen. Dadurch wird ein Planschen der Aus- gleichsmassen im Ölbad wesentlich vermindert. Die Hohlräume wirken zudem zusätzlich strukturversteifend. Bei mehreren Ausgleichsmassen pro Ausgleichswelle ist es besonders vorteilhaft, wenn pro Ausgleichsmasse ein Hohlraum vorgesehen ist und jede Ausgleichs- masse in ihrem eigenen, von den anderen Hohlräumen getrennten, Hohlraum angeordnet ist.
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In einer sehr einfachen Ausführungsvariante der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass die Mantelflächen Ölentweichöffnungen aufweisen, welche vorzugsweise in einem seitlichen oberen Bereich der Hohlräume angeordnet sind. Dadurch wird erreicht, dass in die zylinder- förmigen Hohlräume - beispielsweise während des Stillstandes des Motors - eventuell ein- dringendes Schmieröl bei Drehung der Ausgleichswellen innerhalb kurzer Zeit aus den Hohl- räumen geschleudert wird, so dass während des übrigen Motorbetriebes die Ausgleichsmassen nicht mehr in das Schmieröl eintauchen. Dies hat den Vorteil, dass aufwendige Abdichtungen der Hohlräume entfallen können, und gleichzeitig eine ausreichende Schmierung der Aus- gleichswellenlager gewährleistet ist.
In einer sehr einfachen und struktursteifen Ausführung ist vorgesehen, dass in einem Bereich zwischen den zwei Ausgleichswellen eine Ölrücklauföffnung zwischen Kurbelwellenraum und Ölraum vorgesehen ist, wobei vorzugsweise die Ölrücklauföffnung an der tiefsten Stelle der Oberseite des Tragteiles angeordnet ist. Das von den Zylindern rückfliessende Öl wird da- durch im Bereich der Motorlängsebene gesammelt, und fliesst zwischen den Hohlräumen der beiden Ausgleichswellen in die Ölwanne zurück.
In Ausgestaltung der Erfindung kann weiters vorgesehen sein, dass an den Ausgleichswellen im Bereich der Ausgleichsmassen ein Ausgleichsformteil mit geringerer Masse als die Aus- gleichsmassen so angebracht ist, dass im Bereich der Ausgleichsmassen eine etwa kreiszylin- drische Form entsteht. Zwischen den Ausgleichsformteilen bzw. den Ausgleichsmassen und den Mantelflächen der Hohlräumen ist somit ein nur kleiner ringförmiger Spalt vorhanden, wodurch einerseits die in den Hohlräumen eindringende Ölmenge so gering wie möglich ge- halten wird und andererseits eine Durchmischung des in den Ölräumen verbliebenen Restöles mit Luft und damit die Emulgierung des Öles verhindert wird. Die Ausgleichsformteile kön- nen dabei aus Leichtmetall oder einem hitzebeständigen Kunststoff bestehen und lösbar oder unlösbar mit den Ausgleichswellen verbunden sein.
Weiters kann vorgesehen sein, dass die Ausgleichsformteile eine auf die Ausgleichswelle koaxial aufgeschobene Hülse aufweisen. In einer besonders robusten Ausführung bildet der Ausgleichsformteil zusammen mit der Aus- gleichsmasse einen Vollzylinder.
In einer erfindungsgemässen Ausführung, bei der die Ausgleichswellen über im Eingriff ste- hende Zahnräder miteinander verbunden sind, so dass die erste Antriebswelle die zweite An- triebswelle antreibt, ist vorgesehen, dass die beiden Zahnräder an einem Ende der Ausgleichs- wellen, vorzugsweise an der dem Antriebsrad abgewandten Stirnseite des Tragteiles, angeord- net sind. Dies ermöglicht eine einfache Herstellungsweise. Ein weiterer Vorteil dieser Bau- weise ist, dass die Zahnräder in einem von den Hohlräumen und dem Ölraum getrennten Zahn- radgehäuse angeordnet werden können, um eine Emulgierung des Öles zufolge Eintauchen der Zahnräder m das Öl zu verhindern. Da die Zahnräder an den Enden der Ausgleichswellen angeordnet smd, kann durch einfache Abdichtungsmassnahmen ein Eindringen von Öl in das
Zahnradgehäuse verhindert werden.
Das Zahnradgehäuse kann sehr einfach zumindest zum
Teil durch einen am Tragteil befestigten Gehäusedeckel gebildet sein.
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Es ist möglich, den Tragteil einteilig auszuführen und die Lager für die Ausgleichswellen als Tunnellager auszubilden. Einfacher ist es allerdings, den Tragteil mehrteilig auszuführen und im Bereich einer durch die Achsen der Ausgleichswellen gebildeten Ebene in einen Oberteil und einen Unterteil zu teilen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.
Es zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch einen Motorblock mit dem erfindungsgemässen Tragteil, Fig. 2 eine Schrägansicht des Tragteiles von oben, Fig. 3 eine Schrägansicht des Tragteiles von unten, Fig. 4 eine Draufsicht auf den Tragteil, Fig. 5 einen Längsschnitt durch den Trag- teil gemäss der Linie V-V in Fig. 4, Fig. 6 einen Längsschnitt durch den Tragteil gemäss der Linie VI-VI in Fig. 4, Fig. 7 einen Schnitt durch den Tragteil gemäss der Linie VII-VII in Fig. 5, Fig. 8 einen Schnitt durch den Tragteil gemäss der Linie VIII-VIII in Fig. 4, Fig. 9 ei- nen Schnitt durch den Tragteil gemäss der Linie IX-IX in Fig. 4 und Fig. 10 einen Schnitt durch den Tragteil gemäss der Linie X-X in Fig. 4.
An der Unterseite des Kurbelgehäuses 1 einer Brennkraftmaschine ist über Schrauben 27 der Tragteil 2 befestigt. Mit Bezugszeichen 3 ist eine im Kurbelgehäuse 1 gelagerte Kurbelwelle bezeichnet, welche über Kolben 4 und Pleuel 5 mehrerer Zylinder 6 angetrieben wird.
Im Tragteil 2 sind die Ausgleichswellen 7 und 8 drehbar gelagert, wobei die über Bohrungen 7b, 8b in den Ausgleichswellen 7,8 mit Schmieröl versorgten Lager der Ausgleichswellen 7, 8 mit 9a, 9b, 9c, 9d bzw. 10a, lOb, 10c bezeichnet sind. Im Beispiel weist jede Ausgleichs- welle 7,8 zwei Ausgleichsmassen 11,12 bzw. 13,14 auf. Selbstverständlich sind auch mehr oder weniger Ausgleichsmassen pro Ausgleichswelle 7,8 möglich.
Jede Ausgleichsmasse 11, 12, 13, 14 ist in einem zylinderförmigen Hohlraum 15,16, 17 und 18 des Tragteiles 2 angeordnet, wobei die Hohlräume 15,16, 17,18 voneinander getrennt sind. Die Ausgleichsmassen 11,12, 13, und 14 werden von den Mantelflächen 15a, 16a, 17a und 18a der Hohlräume 15,16, 17 und 18 bis auf Ölentweichöffnungen 19,20 vollständig umgeben (Fig. 8). Die Ölentweichöffnungen 19,20 sind dabei in einem oberen, seitlichen Bereich der Hohlräume 15,16, 17 und 18 angeordnet und über domartige Sammelräume 19a, 20a, und Austrittsöffnungen 19b, 20b mit dem Ölraum 24a verbunden, welche etwas tiefer als die Ölentweichöffnungen 19,20 angeordnet sind.
Durch die Ölentweichöffnungen 19,20 ist gewährleistet, dass eventuell in die Hohlräume 15,
16,17, 18 eindringendes Schmieröl schon nach wenigen Umdrehungen der Ausgleichswellen 7,8 durch die Ausgleichsmassen 11, 12, 13, 14 aus den Hohlräumen 15,16, 17, 18 geschleu- dert wird. Durch die domartig ausgebildeten Sammelräume 19a, 20a und die etwas tiefer als die Ölentweichöffnungen 19,20 liegenden Austrittsöffnungen 19b, 20b wird das Zufliessen von Öl aus dem Ölraum 24a in die Hohlräume 15,16, 17,18, insbesondere bei Motorstill- stand, erschwert bzw. verhindert.
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Die erste Ausgleichswelle 7 wird über ein Antriebsrad 21 durch einen Ketten- oder Riemen- trieb 21 a von der Kurbelwelle 3 an einem Ende 7c der Ausgleichswelle 7 angetneben. Zur Verminderung von durch das Antriebsrad 21 und'oder dem Ketten- bzw. Riementrieb 21a verursachtes Ölplanschen ist an der Stirnseite des Tragteiles 2 eine Abdeckung 21b vorgese- hen. Der Antrieb der zweiten Ausgleichswelle 8 erfolgt über Zahnräder 22. 23, die sich am dem Antriebsrad 21 abgewandten Enden 7d, 8d der Ausgleichswellen 7. 8 befinden. Die Zahnräder 22, 23 befinden sich in einem eigenen, von den Hohlräumen 15,16, 17, 18 ge- trennten Zahnradgehäuse 33, welches im wesentlichen durch einen am Tragteil über Schrau- ben 34 befestigten Gehäusedeckel 35 und Trennwänden 36 besteht.
Mit 24 ist eine an das Kurbelgehäuse 1 angeflanschte Ölwanne bezeichnet, welche den Öl- raum 24a für das Schmieröl ausbildet.
Im Bereich einer durch die Achsen 7a, 8a aufgespannten Ebene 25 ist der Tragteil 2 in einen kurbelwellenseitigen Oberteil 2a und einen ölwannenseitigen Unterteil 2b geteilt. Oberteil 2a und Unterteil 2b sind über Schrauben 26 miteinander fest verbunden.
Wie am besten aus den Fig. 2,8 und 9 hervorgeht, ist die Oberseite 2a' des Oberteiles 2a des Tragteils 2 wannen- bzw. trichterartig und in Richtung der Motorlängsebene 28 abfallend aus- gebildet. In diesem Bereich weist der Tragteil 2 schlitzartige Ölrücklauföffnungen 29,30 zwi- schen den Hohlräumen 15 und 17 bzw. 16 und 18 der beiden Ausgleichswellen 7, 8 auf, wel- che ein ungehindertes Rückfliessen des Schmieröles aus dem Kurbelwellenraum 31 in den durch die Ölwanne 24 gebildeten Ölraum 24a erlauben. In den Tragteil 2 sind weiters seitliche Ölrücklaufkanäle 37 integriert, welche an nicht weiter dargestellte Ölrücklaufkanäle in den Wänden des Kurbelgehäuses 1 anschliessen (Fig. 4 und 10).
Um einerseits die Menge an in die Hohlräume 15,16, 17,18 beispielsweise über die Lager 9a, 9b, 9c, l Ob, lOc und 10d eintretendem Schmieröl so klein wie möglich zu halten und anderer- seits ein durch die Ausgleichsmassen 11,12, 13,14 verursachtes, ein Emulgieren des Öles förderndes Ölplanschen zu verhindern, sind im Bereich der Ausgleichsmassen 11, 12,13, 14 Ausgleichsformteile 38, 39,40 und 41 angeordnet, welche zusammen mit den Ausgleichs- massen 11,12, 13,14 eine kreiszylindnsche Form bilden. Der Spalt zwischen diesem Kreis- zylinder und den ebenfalls zylindnschen Mantelflächen 15a, 16a, 17a, 18a der Hohlräume 15,
16,17. 18 ist dabei möglichst klein ausgebildet.
Die Ausgleichsformteile 38,39, 40 und 41 bestehen aus einem leichteren Material als die Ausgleichsmasse, beispielsweise aus Leicht- metall oder wärmebeständigen Kunststoff, und können lösbar - beispielsweise durch Schrau- ben - oder unlösbar - beispielsweise durch Giessen - mit den Ausgleichswellen 7,8 verbunden sein. Im in den Fig. dargestellten Beispiel werden die Ausgleichsformteile 38,39, 40,41 im wesentlichen durch Hülsen 38a, 39a, 40a und 41a gebildet, welche auf die Ausgleichswellen
7,8 und die Ausgleichsmassen 11,12, 13, 14 aufgeschoben sind. Zusätzlich kann der Raum zwischen den Hülsen 38a, 39a, 40a, 41a und den Ausgleichsmassen 11,12, 13, 14 beispiels-
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weise mit Kunststoff ausgegossen sein, so dass zusammen mit den Ausgleichsmassen 11, 12, 13, 14 ein massiver Vollzylinder entsteht.
Der Tragteil 2 erfüllt neben der Versteifungsfunktion für das Kurbelgehäuse 1 die Aufgabe für der Lagerung der Ausgleichswellen 7,8. An zusätzlichen Flanschflächen 32 können Neben- aggregate, wie beispielsweise eine nicht weiter dargestellte Ölpumpe, befestigt sein. Zur Er- füllung der strukturversteifenden Funktion des Tragteils 2 erstreckt sich dieser mindestens über den Grossteil der Länge des Kurbelgehäuses 1, wobei der Tragteil 2 entweder separat oder zusammen mit der Ölwanne 24 am Kurbelgehäuse 1 angeflanscht sein kann.