AT501315B1 - Zylinder-kurbelgehäuse - Google Patents

Description

2 AT 501 315 B1

Die Erfindung betrifft ein Zylinder-Kurbelgehäuse für eine Brennkraftmaschine in Leichtbauweise mit zumindest einem in eine Außenstruktur eingegossenen Eingussstück, wobei das Eingussstück - zumindest teilweise - aus partikelverstärkten Leichtmetall, vorzugsweise aus einer partikelverstärkten Aluminium- oder Magnesiumlegierung, besteht. 5

Brennkraftmaschinen mit hohem Verbrennungsdruck, insbesondere Diesel-Brennkraftmaschinen, weisen aus Festigkeitsgründen einen hohen Anteil an Eisenwerkstoffen und somit ein relativ hohes Gewicht auf. Verschiedene Ansätze zur Reduzierung des Gewichtes sind bekannt. io Aus der AT 002 544 U1 ist ein Zylinder-Kurbelgehäuse für eine Brennkraftmaschine mit einer Zylinderblock und Kurbelwellenlagerwände beinhaltenden Tragstruktur und eine diese zum Teil umgebende Außenstruktur bekannt, wobei die Tragstruktur und die Außenstruktur aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen. Die Tragstruktur und die Außenstruktur spannen dabei im Bereich des Zylinderblockes einen Kühlwasserraum auf. Um Gewicht einzusparen, ist die 15 Außenstruktur durch vorgeformte, schalenartige und dünnwandige Verkleidungsteile gebildet.

Weiters ist aus der EP 0 554 575 B1 eine Brennkraftmaschine bekannt, bei der ein Zylinderbüchsenblock in einem Zylinderblockkörper eingegossen ist. Der Zylinderbüchsenblock ist dabei aus einem Material geformt, welches eine größere Festigkeit aufweist, als das um den Zylinder-20 büchsenblock gegossene Material. Der Zylinderbüchsenblock übernimmt hier die Tragfunktion für die Abstützung der Zündkraft und der Kolben.

Aus der DE 1 751 919 A ist ein Zylinderblock mit Kurbelgehäuse bekannt, bei dem der Kurbeltrieb durch ein getrennt herzustellendes Formteil aus Blech oder Kunststoff besteht. Zylinder-25 block und Lagerkörper, die die Lagerschalen aufnehmen, sind aus einem Gussteil hergestellt.

Die GB 2 147 662 A beschreibt einen Zylinderblock einer Brennkraftmaschine mit einem skelettartigen Tragrahmen aus Metall und einer diese umgebenden Außenstruktur aus Kunststoff. Der Tragrahmen beinhaltet die gesamten Hauptlagerwände und um eine Grundplatte angeord-30 nete hohlzylindrische Säulen zur Aufnahme der Zylinderkopfschrauben, welche sich zwischen der Hauptlagerebene und der Zylinderkopfebene erstrecken. Da die die Stützkräfte für die Kurbelwelle aufnehmenden Hauptlagenwände zur Gänze durch den massiven Tragrahmen gebildet sind, wird das Einsparungspotential an Gewicht aber nicht voll ausgenützt. 35 Durch die bekannten Zylinder-Kurbelgehäuse aus verschiedenen Werkstoffen lässt sich bereits eine gewisse Gewichtsreduktion erzielen.

Die DE 198 10 464 C1 zeigt ein Zylinder-Kurbelgehäuse mit einer Außenstruktur aus Leichtmetall und Eingussteilen mit einem hohen E-Modul. Die AT 003.675 U1 beschreibt ein ähnliches 40 Zylinder-Kurbelgehäuse, bei welchem Eingussteile aus Stahlguss oder aus Gusseisen in einer Außenstruktur aus Leichtmetall eingegossen sind.

Aus der AT 003.760 U1 ist ein Zylinder-Kurbelgehäuse mit in eine Außenstruktur eingegossenen Eingussteilen bekannt, wobei die Eingussstücke einstofflich mit den Lagerbügeln ausgebil-45 det und die Lagerbügel durch einen Bruchtrenn-Vorgang von den Eingussstücken getrennt sind.

Mit diesem Kurbelgehäuse lassen sich bei geringem Baugewicht hohe Zylinderdrücke erzielen. Nachteilig ist, dass zwischen Eingussstücken und Außenstruktur lediglich eine formschlüssige Verbindung besteht, was Ursache von Leckagen sein kann. 50

Ferner ist aus der DE 196 48 206 A ein Gehäuse für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei der die Lagerhalbschalen und die Lagerdeckel als ein Stück gegossen sind und die Lagerdeckel nach Fertigbearbeitung der Lagerbohrung durch Bruchtrennen unterbrochen sind. Nach Einlegen von Lagerschalen werden Lagerhalbschalen und Lagerdeckel miteinander durch das 55 Zylinder-Kurbelgehäuse und den Zylinderkopf durchdringende Zugankerschrauben auf ihren 3 AT 501 315 B1

Bruchflächen verspannt. Des Weiteren ist es aus der JP 10-159648 A bekannt, einen Kurbelgehäuseunterteil aus partikelverstärktem Aluminium auszuführen.

Die EP 1 039 118 A2 offenbart einen Zylinderblock aus einer Leichtmetalllegierung, bei dem die 5 Lagerstühle und Lagerböcke aus einer partikel- oder faserverstärkten Leichtmetalllegierung bestehen und durch Sintern hergestellt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es mit möglichst geringem Fertigungsaufwand geringes Gewicht bei hohen Zylinderdrücken zu erreichen. 10

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Partikel im partikelverstärkten Leichtmetall zumindest zum Teil als Leichtmetall-Oxiden, bestehen. Das Eingussstück kann dabei aus gesinterten Leichtmetall bestehen. Dadurch kann das Gewicht des Kurbelgehäuses wesentlich reduziert werden. Voraussetzung dafür, dass die partikelverstärkte Leichtmetalllegierung als 15 Hauptlagerumfassung verwendet werden kann, ist eine hohe Schwingfestigkeit und eine niedrige Wärmedehnung, wodurch sich die günstigen Eigenschaften geringes Gewicht und hohe Steifigkeit (hoher E-Modul) mit geringer thermischer Dehnung kombinieren lassen. Somit lässt sich der Gewichtsnachteil von Eingussteilen auf Eisenbasis vermeiden. 20 In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Außenstruktur aus dem gleichen Material wie das Eingussstück besteht. Auf diese Weise ist nicht nur eine formschlüssige, sondern auch eine metallische Bindung zwischen den Eingussstücken und der Außenstruktur erzielbar. Leckageprobleme durch dehnungsbedingte Spalte zwischen Außenstruktur und Eingussstücken lassen sich dadurch wirksam vermeiden. 25

Vorteilhaft ist es, wenn zumindest eine Hauptlagenwand ein Eingussstück aufweist, welches zumindest teilweise in eine Leichtbauaußenstruktur eingegossen ist. Es werden somit nur mehr die hochbeanspruchten Teile, welche die Kurbelwelle abstützen und die Verankerung für den Zylinderkopf bilden, als Eingussstücke ausgeführt, während die Außenstruktur selbst aus einem 30 Werkstoff mit geringerem Gewicht ausgeführt wird.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass an jedem Eingussstück ein in eine Lagerbügel-Außenstruktur, vorzugsweise eines struktursteifen Bauteiles, eingegossenes Lagerbügel-Eingussstück befestigt ist. 35

Um eine sichere Befestigung des Zylinderkopfes bzw. der Lagerbügel zu erreichen, ist vorgesehen, dass das Eingussstück Schraubenbutzen zur Aufnahme von Zylinderkopfschrauben und/oder von Kurbelwellenlagerschrauben aufweist. Auch das Lagerbügel-Eingussstück weist Schraubenbutzen zur Aufnahme von Kurbelwellenlagerschrauben auf. 40

Eine hohe Steifigkeit bei geringem Gewicht ergibt sich, wenn das Eingussstück und/oder das Lagerbügel-Eingussstück eine Gitterstruktur aufweist und die säulenartigen Schraubenbutzen über Stege miteinander verbunden sind. Genauso ist es möglich, dass das Eingussstück und/oder das Lagerbügel-Eingussstück einwandig ausgeführt ist und einen mittigen, normal zur 45 Kurbelwellenachse angeordneten Wandbereich aufweist und vorzugsweise - in einem Querschnitt in einer durch die Kurbelwellenachse und eine Zylinderachse gebildeten Motorlängsebene betrachtet - ein I- oder T-Profil aufweist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Eingussstück so und/oder das Lagerbügel-Eingussstück doppelwandig ausgeführt ist und zwei miteinander verbundene, im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete Wandbereiche aufweist. Diese doppelwandige Ausführung ermöglicht es, das Gewicht bei hoher Festigkeit auf das Mindestmaß zu reduzieren. Eine hohe Struktursteifigkeit wird erzielt, wenn das Eingussstück und/oder das Lagerbügel-Eingussstück - in einem Querschnitt in einer durch die Kurbelwellenachse und 55 eine Zylinderachse gebildeten Motorlängsebene betrachtet - ein U-Profil aufweist. Besondere 4 AT 501 315 B1

Vorteile ergeben sich, wenn der Zwischenraum zwischen den beiden Wandbereichen mit dem Werkstoff der Außenstruktur ausgegossen ist und vorzugsweise im Zwischenraum ein besonders vorzugsweise durch eine Bohrung gebildeter Ölzuführkanal angeordnet ist, welcher einen Ölverteilerkanal mit dem Hauptlager verbindet. Das Schmieröl wird somit innerhalb des Materi-5 als der Außenstruktur vom Hauptverteilerkanal zu den einzelnen Kurbelwellenlagern geführt, ohne dass Trennfugen zufolge von Materialübergängen zwischen der Außenstruktur und dem Eingussstück passiert werden müssen. Auf diese Weise werden eventuelle Leckagen zufolge der Trennfugen vermieden. Diese Leckagen können auch verhindert werden, wenn das Eingussstück zumindest einen im Wesentlichen radial zum Kurbelwellenlager verlaufenden Butzen io mit einer Materialausnehmung aufweist, welcher mit dem Werkstoff der Außenstruktur ausgegossen ist und dieser Materialausguss einen radial zum Kurbelwellenlager führenden, vorzugsweise gebohrten Ölzuführkanal aufweist, der vom Eingussstück beabstandet ist und einen Ölverteilerkanal mit dem Kurbelwellenlager verbindet. 15 Genauso kann vorgesehen sein, dass der Zwischenraum zwischen den beiden Wandbereichen des Lagerbügel-Eingussstückes mit dem Werkstoff der Lagerbügel-Außenstruktur ausgegossen ist.

Im Rahmen der Erfindung ist weiters vorgesehen, dass die Eingussstücke und/oder Lagerbü-20 gel-Eingussstücke mehrerer Kurbelwellenlager über Verbindungsstege miteinander verbunden sind und ein Tragskelett ausbilden. Durch die entstehende skelettartige Bauweise, bei der die Hauptlagerwände über die Verbindungsstege miteinander verbunden sind, wird einerseits die Steifigkeit erhöht und andererseits das Eingießen der Eingussstücke bzw. Lagerbügel-Eingussstücke in die Außenstruktur bzw. in die Lagerbügel-Außenstruktur erleichtert, da die 25 Position der Eingussstücke bzw. Lagerbügel-Eingussstücke zueinander genau definiert ist. Um Schmierölleckage zufolge Trennfugen zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn eine Ölverteilerleiste einteilig mit den Eingussstücken ausgebildet ist.

Bei Brennkraftmaschinen mit V-förmig angeordneten Zylindern ist vorgesehen, dass jedes 30 Eingussstück zwei Paare von Schraubenbutzen für Zylinderkopfschrauben aufweist, wobei die Paare von Schraubenbutzen zueinander entsprechend dem V-Winkel geneigt und in unterschiedlichen Normalebenen auf die Kurbelwellenachse angeordnet sind. Zweckmäßigerweise ist dabei zwischen den Paaren von Schraubenbutzen im Berejch einer die Kurbelwellenachse beinhaltenden Motorhochebene jeweils ein Butzen für die Ölzufuhr zum Kurbelwellenlager 35 vorgesehen.

In weiterer Ausführung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Eingussstück einstofflich mit dem Lagerbügel und zum Kurbelraum hin freistehend ausgebildet ist, und dass der Lagerbügel durch einen Bruchtrenn-Vorgang vom Eingussstück getrennt ist. Da der Lagerbügel durch 4o einen Bruchtrenn-Vorgang vom eingegossenen Bereich des Eingussstückes abgetrennt wird, ergibt sich ein besonders guter Formschluss zwischen dem Lagerbügel und dem restlichen Eingussstück. Dies ermöglicht geringere Schraubenkräfte der Lagerbügelschrauben und damit eine Gewichtsreduktion durch eine schlankere Auslegung. 45 Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Eingussstück zumindest einen seitlichen Formschlussbereich zur formschlüssigen Verbindung mit der umgebenden Außenstruktur aufweist. Der Formschlussbereich kann dabei durch zumindest eine Nut, eine Rippe, einen Steg oder dgl. gebildet werden. so Um eine sichere Befestigung des Zylinderkopfes bzw. der Lagerbügel zu erreichen, ist vorgesehen, dass das Eingussstück Durchgangsbohrungen zur Aufnahme von Zylinderkopfschrauben und/oder Kurbelwellenlagerschrauben aufweist. Um eine separate Montage bzw. Demontage von Zylinderkopf und Kurbeltrieb zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn jede Durchgangsbohrung ein Gewinde zur Befestigung einer Zylinderkopfschraube und einer Kurbelwel-55 lenlagerschraube aufweist. Genauso ist eine im Eingussstück gesicherte Zuganker- 5 AT 501 315 B1

Verschraubung möglich, um den Zylinderkopf und/oder den Kurbeltrieb zu montieren.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass das Eingussstück im Bereich des Hauptlagers eine zumindest teilweise mit dem Werkstoff der 5 Außenstruktur ausgegossene radiale Öffnung aufweist, in welcher ein vorzugsweise durch eine Bohrung gebildeter Olzuführkanal angeordnet ist, welcher einen Ölverteilerkanal mit einem Kurbelwellenlager verbindet. Das Schmieröl wird somit innerhalb des Materials der Außenstruktur vom Hauptverteilerkanal zu den einzelnen Kurbelwellenlagern geführt, ohne dass Trennfugen zufolge von Materialübergängen zwischen der Außenstruktur und dem Eingussstück pas-io siert werden müssen. Auf diese Weise werden eventuelle Leckagen zufolge der Trennfugen vermieden.

Die Außenstruktur besteht vorteilhafterweise zumindest übenwiegend aus Leichtmetall, wie etwa einer Aluminium- oder Magnesiumlegierung. Eine besonders leichte Bauweise lässt sich errei-15 chen, wenn die Außenstruktur und/oder die Lagerbügelaußenstruktur aus Leichtmetallschaum, vorzugsweise Aluminiumschaum, besteht.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. 20 Es zeigen Fig. 1 eine Schrägansicht eines erfindungsgemäßen Zylinder-Kurbelgehäuses in einer ersten Ausführungsvariante, Fig. 2 eine Schrägansicht von Eingussstücken dieses Zylinder-Kurbelgehäuses, Fig. 3 einen Querschnitt durch das Zylinder-Kurbelgehäuse gemäß der Linie lll-lll in den Fig. 4 und 5, Fig. 4 einen Längsschnitt durch das Zylinder-Kurbelgehäuse gemäß der Linie IV-IV in Fig. 3, Fig. 5 eine Längsschnitt durch das Zylinder-Kurbelgehäuse 25 gemäß der Linie V-V in Fig. 3, Fig. 6 eine Schrägansicht von Eingussstücken eines erfindungsgemäß ausgeführten Zylinder-Kurbelgehäuse in einer zweiten Ausführungsvariante, Fig. 7 einen Schnitt durch das Zylinder-Kurbelgehäuse gemäß der Linie Vll-Vll in den Fig. 8 und 9, Fig. 8 und 9 das Zylinder-Kurbelgehäuse in Längsschnitten gemäß den Linie Vlll-Vlll bzw. IX-IX in Fig. 7, Fig. 10 eine Schrägansicht von Eingussstücken eines erfindungsgemäß ausgeführten 30 Zylinder-Kurbelgehäuse in einer dritten Ausführungsvariante, Fig. 11 das entsprechende Zylinder-Kurbelgehäuse in einem Schnitt gemäß der Linie XI-XI in den Fig. 12 und 13, Fig. 12 und 13 das Zylinder-Kurbelgehäuse in Längsschnitten gemäß den Linien Xll-Xll bzw. Xlll-Xlll in Fig. 11, Fig. 14 eine Schrägansicht eines erfindungsgemäßen Zylinder-Kurbelgehäuse in einer vierten Ausführungsvariante, Fig. 15 eine Schrägansicht eines Eingussstückes dieses Zylinder-35 Kurbelgehäuse, Fig. 16 das Zylinder-Kurbelgehäuse in einem Querschnitt gemäß der Linie XVI- XVI in Fig. 21, Fig. 17 einen Schnitt durch das Zylinder-Kurbelgehäuse gemäß der Linie XVII- XVII in Fig. 16, Fig. 18 das Zylinder-Kurbelgehäuse in einem Schnitt gemäß der Linie XVIII- XVIII in Fig. 21, Fig. 19 das Zylinder-Kurbelgehäuse in einem Schnitt gemäß der Linie XIX- XIX in Fig. 18, Fig. 19a ein Detail des Zylinder-Kurbelgehäuses aus Fig. 19, Fig. 20 das 40 Zylinder-Kurbelgehäuse in einem Schnitt gemäß der Linie XX-XX in Fig. 21, Fig. 21 eine Teil-

Draufsicht des in Fig. 14 gezeigten Zylinder-Kurbelgehäuses, Fig. 22 eine Schrägansicht eines erfindungsgemäßen Zylinder-Kurbelgehäuse in einer fünften Ausführungsvariante, Fig. 23 eine Schrägansicht von Eingussstücken dieses Zylinder-Kurbelgehäuses, Fig. 24 das Zylinder-Kurbelgehäuse in einem Querschnitt gemäß der Linie XXIV-XXIV in den Fig. 26 und 27, Fig. 25 45 das Zylinder-Kurbelgehäuse in einem Querschnitt gemäß der Linie XXV-XXV in Fig. 26 und 27, Fig. 26 das Zylinder-Kurbelgehäuse in einem Längsschnitt gemäß der Linie XXVI-XXVI in Fig. 24 und 25, Fig. 27 das Zylinder-Kurbelgehäuse in einem Längsschnitt gemäß der Linie XXVII-XXVII in Fig. 24 und 25, Fig. 28 eine dreidimensionale Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Zylinder-Kurbelgehäuses in einer weiteren Ausführungsvariante, Fig. 29 eine so Schrägansicht eines Eingussstückes samt Lagerbügel, Fig. 30 das Zylinder-Kurbelgehäuse in einem Längsschnitt gemäß der Linie XXX-XXX in Fig. 31, und Fig. 31 das Zylinder-Kurbelgehäuse in einem Querschnitt gemäß der Linie XXXI-XXXI in Fig. 30.

Das in den Figuren 1, sowie 3 bis 5 dargestellte Zylinder-Kurbelgehäuse 1 für eine Reihen-55 Brennkraftmaschine ist in Leichtbauweise ausgeführt und weist eine Außenstruktur 2 aus 6 AT 501 315 B1

Aluminium oder Magnesium auf. Im Bereich der Hauptlagerwände 3 ist jeweils in die Außenstruktur 2 ein Eingussstück 4 eingegossen, wobei das Eingussstück 4 Schraubenbutzen 5 zur Aufnahme von Zylinderkopfschrauben 6 aufweist. Weiters weist das Eingussstück 4 Schraubenbutzen 7 zur Aufnahme von Kurbelwellenlagerschrauben 8 auf, über welche ein in eine 5 Lagerbügel-Außenstruktur 9 eingegossenes Lagerbügel-Eingussstück 10 am Zylinder-Kurbelgehäuse 1 befestigt werden kann. Die Lagerbügel-Außenstruktur 9 kann durch einzelne Lagerbügel, oder einem struktursteifen, mehrere Lagerbügel miteinander verbindenden Bauteil 11, wie beispielsweise einen Leiterrahmen, gebildet sein. Wie das Eingussstück 4, so weist auch jedes Lagerbügel-Eingussstück 10 Schraubenbutzen 12 zur Aufnahme der Kurbelwellen-io lagerschrauben 8 auf.

In dem in den Fig. 1 bis 5 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel sind die Eingussstücke 4 und die Lagerbügel-Eingussstücke 10 doppelwandig ausgeführt und weisen im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete Wandbereiche 4a, 4b bzw. 10a, 10b auf, welche über die 15 Schraubenbutzen 5, 7 bzw. 12 miteinander verbunden sind. Die Wandbereiche 4a des Eingussstückes 4 und 10a des Lagerbügel-Eingussstückes 10 einerseits und die Wandbereiche 4b des Eingussstückes 4 und 10b des Lagerbügel-Eingussstückes 10 sind jeweils im Wesentlichen in einer Normalebene 1a, 1b auf die Kurbelwellenachse 18 angeordnet. 20 Bei dem in den Fig. 6 bis 9 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel entspricht das Zylinder-Kurbelgehäuse 1 im Wesentlichen der anhand der Fig. 1 bis 5 beschriebenen Ausführungsvariante. An den Schraubenbutzen 7 der Eingussstücke 4 sind dabei über Kurbelwellenlagerschrauben 8 in eine Lagerbügel-Außenstruktur 109 eingegossene Lagerbügel-Eingussstücke 110 eines struktursteifen Bauteiles 111 befestigt, die doppelwandig ausgeführt sind und in 25 einem Querschnitt in einer durch die Kurbelwellenachse 18 und die Zylinderachsen 19a eines Zylinders 19 gebildeten Motorlängsebene 18a ein U-Profil haben. Die Wandbereiche 110a und 110b jedes Lagerbügel-Eingussstückes 110 werden dabei durch einen zylindrischen Wandbereich 110c im Bereich des Kurbelwellenlagers 15, der sich zwischen den Schraubenbutzen 112 für die Kurbelwellenlagerschrauben 8 erstreckt, verbunden. Durch den zylindrischen Wandbe-30 reich 110c wird eine zusätzliche Abstützung für das Kurbelwellenlager 15 erreicht.

In der in den Fig. 10 bis 13 dargestellten dritten Ausführungsvariante sind die in die Außenstruktur 202 des Zylinder-Kurbelgehäuses 201 im Bereich der Hauptlagerwände 203 eingegossenen Eingussstücke 204 einwandig ausgeführt. Das Eingussstück 204 weist in einem Querschnitt in 35 der durch die Kurbelwellenachse 218 und die Zylinderachse 219a eines Zylinders 219 gebildeten Motorlängsebene 218a ein Doppel-T- bzw. I-Profil auf, wobei am inneren und am äußeren Rand des im Bereich der Hauptlagerebene 215a angeordneten mittigen Wandbereiches 204a jeweils ein gurtartiger zylindrischer Wandbereich 204b bzw. 204c angeordnet ist. Der innere Wandbereich 204b befindet sich nahe dem Kurbelwellenlager 215. Innerer und äußerer Wand-40 bereich 204b, 204c werden zusätzlich zum mittleren Wandbereich 204a über Stege 204d miteinander verbunden.

Jedes Eingussstück 204 weist wie in den bereits beschriebenen Ausführungsvarianten Schraubenbutzen 205 und 207 zur Aufnahme von Zylinderkopfschrauben 206 bzw. Kurbelwellenlager-45 schrauben 208 auf. Mit 217 ist ein in das Eingussstück 204 gebohrter Ölzuführkanal bezeichnet, welcher Schmieröl aus einem Ölverteilerkanal 216 der Lagerschale 214 des Kurbelwellelagers 215 zuführt. Mittels den Kurbelwellenlagerschrauben 208 sind am Eingussstück 204 Lagerbügel-Eingussstücke 210 befestigt, welche in eine Lagerbügelaußenstruktur 209 eines struktursteifen Bauteiles 211 eingegossen sind. Zur Aufnahme der Kurbelwellenlagerschrauben 208 so weist jedes Lagerbügel-Eingussstück 210 Schraubenbutzen 207 auf. Analog zum in die Außenstruktur 202 des Zylinderkurbelgehäuses 201 eingegossenen Eingussstück 204 hat jedes Lagerbügeleingussstück 210 einen im Bereich der Hauptlagerebene 215a angeordneten mittigen Wandbereich 210a, an dessen Ränder jeweils ein gurtartiger zylindrischer innerer Wandbereich 210b und ein äußerer Wandbereich 210c anschließt. Zur Versteifung des Lagerbügel-55 Eingussstückes 210 sind weiters Stege 21 Od vorgesehen. 7 AT 501 315 B1

Die Fig. 14 bis 23 zeigen eine vierte Ausführungsvariante für eine Brennkraftmaschine mit V-förmig angeordneten Zylindern 319. Das Zylinder-Kurbelgehäuse 301 weist im Bereich der Hauptlagerwände 303 jeweils ein in eine Außenstruktur 302 eingegossenes Eingussstück 204 auf. Pro Zylinderbank sind am Eingussstück 304 zwei säulenartige Schraubenbutzen 305 für 5 nicht weiter dargestellte Zylinderkopfschrauben vorgesehen. Im Bereich der Anschlussfläche für den Lagerbügel sind weitere Schraubenbutzen 307 zur Aufnahme von Kurbelwellenlagerschrauben 308 angeordnet. Über die Kurbelwellenlagerschrauben 308 wird am Eingussstück 304 ein in eine Lagerbügel-Außenstruktur 309 eingegossenes Lagerbügel-Eingussstück 310 eines struktursteifen Bauteiles 311 befestigt. Das Eingussstück 304 ist entsprechend dem aus io Fig. 21 hervorgehenden Zylinderversatz der Zylinder 219 von gegenüberliegenden Zylinderbänken geschwungen geformt, so dass die Schraubenbutzen 305, die unterschiedlichen Zylinderbänken angehören, in unterschiedlichen Normalebenen 301a, 301b außerhalb der Hauptlagerebene 315a angeordnet sind. Jedes Eingussstück 304 weist in der dargestellten Ausführung einen einwandigen Aufbau mit einem mittigen Wandbereich 304a auf, wobei an die Ränder des 15 mittigen Wandbereiches 304a gurtartige Wandbereiche 304b, 304c, 304d und 304e anschließen. Das Eingussstück 304 weist zumindest in einer Motorlängsebene 318a, welche durch die Kurbelwellenachse 318 und die Zylinderachse 319a eines Zylinders 319 aufgespannt ist, ein I-Profil auf, wie aus Fig. 15 hervorgeht. 20 Im Bereich einer die Kurbelwellenachse 318 beinhaltenden Motorhochebene 318b weist das Eingussstück 304 einen etwa radial zum Kurbelwellenlager 315 verlaufenden Butzen 320 mit einer Materialausnehmung auf, welche beim Gießvorgang des Zylinder-Kurbelgehäuses 301 mit dem Werkstoff der Außenstruktur 302 ausgegossen wird. In diesen Materialausguss wird ein zur Lagerschale 314 des Kurbelwellenlagers 315 führender Ölzuführkanal 317 gebohrt, welcher 25 vom im Bereich der Motorhochebene 218b angeordneten Ölverteilerkanal 316 ausgeht. Wie in Fig. 19a gezeigt ist, ist der Ölzuführkanal 317 ist dem Materialausguss des Butzens 320 so eingeformt, dass die Wände des Ölzuführkanals 317 ausschließlich durch die Außenstruktur 302 gebildet werden und somit keine Trennfugen zwischen Außenstruktur 302 und dem Eingussstück 304 im Bereich der Schmierölzuführung für das Kurbelwellenlager 315 auftreten. 30 Leckagen zufolge Trennfugen werden somit vermieden.

Das Lagerbügel-Eingussstück 310 weist einen fachwerkartigen Aufbau auf, wie Fig. 14, 15 und 18 zeigt. Die säulenartigen Schraubenbutzen 312 für die Kurbelwellenlagerschrauben 308 werden dabei über Stege 310a, 310b, 310c und 31 Od miteinander verbunden, wobei der dem 35 Kurbelwellenlager 315 am nächsten liegende Steg 310b zwischen den Schraubenbutzen 312 eine etwa zylindrische Form aufweist. Die Zwischenräume zwischen den Stegen 310a und 310b sowie zwischen den Stegen 310c und 31 Od sind mit dem Werkstoff der Lagerbügel-Außenstruktur 309 ausgefüllt, was sich vorteilhaft für die formschlüssige Bindung zwischen dem Lagerbügel-Eingussstück 310 und der Lagerbügel-Außenstruktur 309 auswirkt. 40

Die Fig. 22 und 24 bis 27 zeigen ein Zylinder-Kurbelgehäuse 401 in einer fünften Ausführungsform für eine Brennkraftmaschine mit V-förmig angeordneten Zylindern 419. Dabei sind die im Bereich der Hauptlagerwände 403 angeordneten Eingussstücke 404 über Verbindungsstege 421, 422 miteinander zu einem Tragskelett 423 verbunden, wie aus Fig. 23 ersichtlich ist. Die 45 Verbindungsstege 421, 422 befinden sich im Bereich von Schraubenbutzen 405 für nicht weiter dargestellte Zylinderkopfschrauben. Das gesamte Tragskelett 423 ist in die Außenstruktur 402 des Zylinder-Kurbelgehäuses 401 eingegossen. Einstückig mit den Eingussstücken 404 ist eine Ölverteilerleiste 416 ausgebildet, welche im Bereich jedes Eingussstückes 404 über jeweils einen in das Eingussstück 404 integrierten Ölzuführkanal 417 mit dem jeweiligen Kurbelwellen-50 lager 415 strömungsverbunden ist. Die Ölverteilerleiste 416 bildet zugleich eine Längsversteifung für das Tragskelett 423.

Jedes Eingussstück 404 ist im Ausführungsbeispiel einwandig ausgebildet und weist im Bereich der Hauptlagerebene 415a einen etwa mittigen Wandbereich 404a auf. Im Bereich dieses 55 Wandbereiches 404a sind weitere Schraubenbutzen 407 zur Aufnahme von Kurbelwellenlager- δ ΑΤ 501 315 Β1 schrauben 408 vorgesehen. Im Bereich der Kurbelwellenlager 415 schließen an die mittleren Wandbereiche 404a zylindrische Wandbereiche 404b zur Aufnahme von nicht weiter dargestellten Lagerschalen für das Kurbelwellenlager 215 an (Fig. 27). 5 Über die Kurbelwellenlagerschrauben 408 werden in eine Lagerbügel-Außerstruktur 409 eines struktursteifen Bauteiles 411 eingegossene Lagerbügel-Eingussstücke 410 am Tragskelett 423 befestigt. Die Lagerbügel-Eingussstücke 410 sind im vorliegenden Fall doppelwandig ausgeführt und weisen in einem Schnitt in der Motorlängsebene 418a oder in der Motorhochebene 418b einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt auf. Die beiden von einander beabstande-io ten parallelen Wandbereiche 410a und 410b befinden sich jeweils in Normalebenen 401a, 401b auf die Kurbelwellenachse 418 und sind über einen Wandbereich 410c im Bereich des jeweiligen Kurbelwellenlagers 415 miteinander verbunden. Der Zwischenraum zwischen den Wandbereichen 410a, 410b und 410c sowie zwischen den Schraubenbutzen 412 zur Aufnahme der Kurbelwellenlagerschrauben 408 ist mit dem Werkstoff der Lagerbügel-Außenstruktur 409 15 ausgefüllt.

Das in den Figuren 28, 30 und 31 dargestellte Zylinder-Kurbelgehäuse 501 ist in Leichtbauweise ausgeführt und weist eine Außenstruktur 502 aus einer Aluminium- oder Magnesiumlegierung auf. Im Bereich der Hauptlagerwände 503 ist jeweils in die Außenstruktur 502 ein Einguss-20 stück 504 eingegossen, wobei das Eingussstück 504 Durchgangsbohrungen 505a zur Aufnahme von nicht weiter dargestellten Zylinderkopfschrauben bzw. Lagerbügelschrauben aufweist. Jede Durchgangsbohrung 505a weist ein Gewinde 505b auf, in welches von einer Seite eine Zylinderkopfschraube zur Befestigung eines nicht weiter dargestellten Zylinderkopfes und von der anderen Seite eine Lagerbügelschraube zur Befestigung eines Lagerbügels 510 einge-25 schraubt werden kann. Der Zylinderkopf, das Zylinder-Kurbelgehäuse 501 und die Lagerbügeln 510 können auch durch Zugankerschrauben miteinander verbunden sein.

Das Eingussstück 4 und der Lagerbügel 510 sind in einem Stück hergestellt und in einem darauffolgenden Bruchtrennvorgang voneinander getrennt worden. Mit Bezugszeichen 504' ist die 30 Bruchtrennfläche des Eingussstückes 504 und mit Bezugszeichen 510’ die Bruchtrennfläche des Lagerbügels 510 bezeichnet. Um die Bruchtrennung im eingegossenen Zustand durchführen zu können, ist das Eingussstück zum Kurbelraum 521 hin freigestellt.

Das Eingussstück 504 weist einen seitlichen Formschlussbereich 513 auf, über welchen das 35 Eingussstück 504 mit der Außenstruktur 502 fest verbunden ist. Der Formschlussbereich 513 kann aus Rippen, Gurten, Stegen oder dgl. bestehen.

Das Eingussstück 504 weist im Bereich des Kurbelwellenlagers 515 eine vom Werkstoff der Außenstruktur 502 zumindest zum Teil ausgegossene radiale Öffnung 520 auf. Dieser Material-40 ausguss weist einen radial zur Lagerschale 514 des Kurbelwellenlagers 515 führenden gebohrten Ölzuführkanal 517 auf, welcher von einer parallel zur Kurbelwellenachse 518 angeordneten Ölverteilerkanal 516 ausgeht. Der Ölzuführkanal 517 ist in den Materialausguss so eingeformt, dass die Wände des Ölzuführkanals 517 ausschließlich durch die Außenstruktur 502 gebildet werden, und somit keine Trennfugen zwischen der Außenstruktur 502 und dem Eingussstück 45 504 im Bereich der Schmierölzuführung für das Kurbelwellenlager 515 auftreten. Leckagen zufolge Trennfugen werden somit vermieden.

Die Außenstruktur 2, 202, 302, 402, 502 und/oder die Lagerbügel-Außenstruktur 9, 109, 209, 309, 409 besteht aus einem Leichtmetall, beispielsweise aus einer Aluminium- oder Magnesi-50 umlegierung. Als Werkstoff für das Eingussstück 4, 204, 304, 404, 504 und das Lagerbügel-Eingussstück 10, 110, 210, 310, 410 wird partikelverstärktes Leichtmetall, z.B. eine partikelverstärkte Aluminium- oder Leichtmetalllegierung, mit hoher Zugfestigkeit und niedriger Wärmedehnung eingesetzt. Die thermische Dehnung sollte dabei nahe bei Stahl liegen. Die Wechselfestigkeit bei 150°C sollte bei der von GJS (Grauguss mit Kugelgrafit) liegen. Mit dem erfin-55 dungsgemäßen Zylinder-Kurbelwellengehäuse 1, 201, 301, 401 können bei geringem Motorge-

Claims (25)

1. r r 9 AT 501 315 B1 wicht hohe Zylinderdrücke realisiert werden. Das Zylinder-Kurbelgehäusekonzept eignet sich daher besonders für selbstzündende Brennkraftmaschinen. 5 Patentansprüche: 1. Zylinder-Kurbelgehäuse (1, 201, 301, 401, 501) für eine Brennkraftmaschine in Leichtbauweise mit zumindest einem in eine Außenstruktur (2, 202, 302, 402, 502) eingegossenen Eingussstück (4, 204, 304, 404, 504), wobei das Eingussstück (4, 204, 304, 404, 504) io - zumindest teilweise - aus partikelverstärkten Leichtmetall, vorzugsweise aus einer parti kelverstärkten Aluminium- oder Magnesiumlegierung, besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel im partikelverstärkten Leichtmetall zumindest zum Teil aus Leichtmetall-Oxiden, bestehen.
2. 2. Zylinder-Kurbelgehäuse (1, 201, 301, 401, 501) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass das Eingussstück (4, 204, 304, 404, 504) aus gesinterten Leichtmetall besteht.
3. 3. Zylinder-Kurbelgehäuse (1, 201, 301, 401, 501) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Hauptlagerwand (3, 203, 303, 403, 503) zur Abstützung der 20 Kurbelwelle ein Eingussstück (4, 204, 304, 404, 504) aufweist, welches zumindest teilweise in die Außenstruktur (2, 202, 302, 403, 503) eingegossen ist.
4. 4. Zylinder-Kurbelgehäuse (1, 101, 201, 301, 401) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Eingussstück (4, 204, 304, 404) ein in eine La- 25 gerbügel-Außenstruktur (9, 109, 209, 309, 409), vorzugsweise eines struktursteifen Bauteiles (11, 111, 211, 311, 411, 511) eingegossenes Lagerbügel-Eingussstück (10, 110, 210, 310, 410) befestigt ist, welches aus dem gleichen Werkstoff wie das Eingussstück (4, 204, 304, 404) besteht.
5. 5. Zylinder-Kurbelgehäuse (401) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingussstücke (404) und/oder Lagerbügel-Eingussstücke (410) mehrerer Kurbelwellenlager (415) über Verbindungsstege (421, 422) miteinander verbunden sind und ein Tragskelett (423) ausbildet.
6. 6. Zylinder-Kurbelgehäuse (401) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ölver teilerleiste (416) einteilig mit den Eingussstücken (404) ausgebildet ist.
7. 7. Zylinder-Kurbelgehäuse (1, 201, 301, 401) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerbügel-Eingussstück (10, 110, 210, 310, 410) Schrauben- 40 butzen (12, 112, 212, 312, 412) zur Aufnahme von Kurbelwellenlagerschrauben (8, 108, 208, 308, 408) aufweist.
8. 8. Zylinder-Kurbelgehäuse (1, 201, 301, 401) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingussstück (4, 204, 304, 404) Schraubenbutzen (5, 7, 205, 45 207, 305, 307, 405, 407) zur Aufnahme von Zylinderkopfschrauben (6, 206, 306, 406) und/oder Kurbelwellenlagerschrauben (8, 208, 308, 408) aufweist.
9. 9. Zylinder-Kurbelgehäuse (301) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingussstück und/oder das Lagerbügel-Eingussstück (310) eine Gitterstruktur aufweist und so die säulenartigen Schraubenbutzen (312) über Stege (310a, 310b, 310c, 31 Od) miteinander verbunden sind.
10. 10. Zylinder-Kurbelgehäuse (201, 301, 404) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingussstück (204, 304, 404) und/oder das Lagerbügel- 55 Eingussstück (210, 310) einwandig ausgeführt ist und einen mittigen, normal zur Kurbel- 10 AT 501 315 B1 wellenachse (218, 318, 418) angeordneten Wandbereich (204a, 210a, 304a, 404a) aufweist und vorzugsweise - in einem Querschnitt in einer durch die Kurbelwellenachse (218, 318, 418) und eine Zylinderachse (219a, 319a, 419a) gebildeten Motorlängsebene (218a, 318a, 418a) betrachtet - ein I- oderT-Profil aufweist. 5
11. 11. Zylinder-Kurbelgehäuse (1, 401) nach einem, der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingussstück (4, 404) und/oder das Lagerbügel-Eingussstück (10, 110, 410) doppelwandig ausgeführt ist und zwei miteinander verbundene, im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete Wandbereiche (4a, 4b, 10a, 10b, 110a, 110b, 410a, 410b) io aufweist.
12. 12. Zylinder-Kurbelgehäuse (1, 401) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingussstück und/oder das Lagerbügel-Eingussstück (110, 410) - in einem Querschnitt in einer durch die Kurbelwellenachse (18, 418) und eine Zylinderachse (19a, 419a) gebilde- 15 ten Motorlängsebene (18a, 418a) betrachtet - ein U-Profil aufweist.
13. 13. Zylinder-Kurbelgehäuse (1) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum zwischen den beiden Wandbereichen (4a, 4b) des Eingussstücks (4) mit dem Werkstoff der Außenstruktur (2) ausgegossen ist und vorzugsweise im Zwischenraum 20 ein besonders vorzugsweise durch eine Bohrung gebildeter Ölzuführkanal (17) angeordnet ist, welcher einen Ölverteilerkanal (16) mit dem Kurbelwellenlager (15) verbindet.
14. 14. Zylinder-Kurbelgehäuse (1, 401) nach einem der Ansprüche 12 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum zwischen den beiden Wandbereichen (10a, 10b, 110a, 25 110b, 410a, 410b) des Lagerbügel-Eingussstückes (10, 110, 410) mit dem Werkstoff der Lagerbügel-Außenstruktur (9, 109, 409) ausgegossen ist.
15. 15. Zylinder-Kurbelgehäuse (301) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingussstück (304) zumindest einen im Wesentlichen radial zum Kurbelwel- 30 lenlager (315) verlaufenden Butzen (320) mit einer Materialausnehmung aufweist, welcher mit dem Werkstoff der Außenstruktur (302) ausgegossen ist und dieser Materialausguss einen radial zum Kurbelwellenlager (315) führenden, vorzugsweise gebohrten Ölzuführkanal (317) aufweist, der vom Eingussstück (304) beabstandet ist und eine Ölverteilerkanal (316) mit dem Kurbelwellenlager (315) verbindet. 35
16. 16. Zylinder-Kurbelgehäuse (301, 401) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, für Brennkraftmaschinen mit V-förmig angeordneten Zylindern (319, 419), dadurch gekennzeichnet, dass jedes Eingussstück (304, 404) zwei Paare von Schraubenbutzen (305, 405) für Zylinderkopfschrauben aufweist, wobei die Paare von Schraubenbutzen (306, 406) zueinander 40 entsprechend dem V-Winkel geneigt und in unterschiedlichen Normalebenen (301a, 301b) auf die Kurbelwellenachse (318, 418) angeordnet sind.
17. 17. Zylinder-Kurbelgehäuse (1, 101, 201, 301, 401, 501) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenstruktur (2, 202, 302, 402) und/oder der Lagerbü- 45 gel-Außenstruktur (9, 109, 209, 309, 409) zumindest überwiegend aus Leichtmetall, vor zugsweise aus Aluminium oder Magnesium besteht.
18. 18. Zylinder-Kurbelgehäuse (1, 201, 301, 401, 501) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenstruktur (9, 109, 209, 309, 409) aus dem gleichen so Material wie das Eingussstück besteht.
19. 19. Zylinder-Kurbelgehäuse (501) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingussstück (504) einstofflich mit dem Lagerbügel (510) und zum Kurbelraum (521) hin freistehend ausgebildet ist, und dass der Lagerbügel (510) durch einen 55 Bruchtrenn-Vorgang vom Eingussstück (504) getrennt ist. 1 1 AT 501 315 B1
20. 20. Zylinder-Kurbelgehäuse (501) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingussstück (504) zumindest einen seitlichen Formschlussbereich (513) zur formschlüssigen Verbindung mit der umgebenden Außenstruktur (502) aufweist.
21. 21. Zylinder-Kurbelgehäuse (501) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Formschlussbereich (513) durch zumindest eine Rippe, einen Steg, eine Nut oder dgl. gebildet ist.
22. 22. Zylinder-Kurbelgehäuse (501) nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingussstück (504) Durchgangsbohrungen (505a) zur Aufnahme von Befestigungsschrauben für den Zylinderkopf und/oder für den Lagerbügel (510) aufweist, wobei die Befestigungsschrauben vorzugsweise als Zugankerschrauben ausgebildet sind.
23. 23. Zylinder-Kurbelgehäuse (501) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass jede Durchgangsbohrung (505a) ein Gewinde (505b) zur Befestigung und/oder Sicherung der vorzugsweise als Zugankerschraube ausgebildeten Befestigungsschraube aufweist.
24. 24. Zylinder-Kurbelgehäuse (501) nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingussstück (504) im Bereich des Kurbelwellenlagers (515) eine zumindest teilweise mit dem Werkstoff der Außenstruktur (502) ausgegossene radiale Öffnung (520) aufweist, in welcher ein vorzugsweise durch eine Bohrung gebildeter Ölzuführkanal (517) angeordnet ist, welcher einen Ölverteilerkanal (516) mit einem Kurbelwellenlager (515) verbindet.
25. 25. Zylinder-Kurbelgehäuse (501) nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenstruktur (2, 202, 302, 402, 502) und/oder die Lagerbügel-Außenstruktur (9, 209, 309, 409) aus Leichtmetallschaum, vorzugsweise Aluminiumschaum, besteht. Hiezu 14 Blatt Zeichnungen