DE102004044780A1

DE102004044780A1 - Brennkraftmaschine mit V-förmig angeordneten Zylindern

Info

Publication number: DE102004044780A1
Application number: DE200410044780
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl.-Ing. Stolk; Alexander Von Dipl.-Ing. Gaisberg-Helfenberg
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2004-09-16
Filing date: 2004-09-16
Publication date: 2005-08-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine (1) mit einem Kurbelgehäuse (2) mit V-förmig angordneten Zylindergehäusen (3, 4), mit auf den Zylindergehäusen (3, 4) aufgesetzten und durch Verschraubungen mit dem Kurbelgehäuse (2) verspannten Zylinderköpfen (5, 6), ferner mit im Kurbelgehäuse (2) angeordneten Hauptlagern (8-11) zur Lagerung einer Kurbelwelle (7), wobei die Hauptlager (8-11) Lagerdeckel aufweisen, die mittels Verschraubungen am Kurbelgehäuse (2) verspannt sind, und wobei mindestens eine Verschraubung parallel zur Längsachse (23) des Zylindergehäuses (3) und eine weitere Verschraubung parallel zur Längsachse (24) des Zylindergehäuses (4) ausgerichtet ist. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass die Verschraubungen als das Kurbelgehäuse (2) durchsetzende Zugstangen (21, 22) ausgebildet sind, und dass jeder Zylinderkopf (5, 6) mit jedem Lagerdeckel über mindestens zwei Zugstangen (21, 22) am Kurbelgehäuse (2) verspannt ist.

Description

Die Erfindung betrifft Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse mit zwei V-förmig angeordneten Zylindergehäusen, mit auf den aufgesetzten und durch Verschraubungen mit dem Kurbelgehäuse verspannten Zylinderköpfen, ferner mit im Kurbelgehäuse angeordneten Hauptlagern zur Lagerung einer Kurbelwelle, wobei die Hauptlager Lagerdeckel aufweisen die mittels Verschraubungen am Kurbelgehäuse verspannt sind, und wobei mindestens eine Verschraubung parallel zur Längsachse des ersten Zylindergehäuses und eine weitere Verschraubung parallel zur Längsachse des zweiten Zylindergehäuses ausgerichtet ist.

Aus der DE 196 08 877 A1 ist eine gattungsgemäße Brennkraftmaschine bekannt. Bei dieser Brennkraftmaschine werden die Zylinderköpfe durch Schrauben an den beiden V-förmig angeordneten Zylindergehäusen verspannt, wobei die Schrauben parallel zur jeweiligen Zylinderlängsachse ausgerichtet sind und zwischen zwei in einer Motorquerebene liegenden Zylindergehäusen des Kurbelgehäuses vorgesehen sind.

Im Kurbelgehäuse sind zur Lagerung der Kurbelwelle Hauptlager vorgesehen, deren Lagerdeckel durch Schrauben mit dem Kurbelgehäuse verspannt werden, wobei mindestens eine Schraube parallel zur Längsachse des ersten Zylindergehäuses und eine zweite Schraube parallel zur Längsachse des zweiten Zylindergehäuses ausgerichtet ist.

Von Nachteil ist, dass bezogen auf einen Zylinder nur eine Hauptlagerschraube parallel zu Zylinderlängsachse ausgerichtet ist, während die andere Hauptlagerschraube schräg zum Kraftfluss gerichtet ist. Hierdurch entstehen in den Hauptlagern Querkräfte sowie Verformungen im Kurbelgehäuse, die nur durch zusätzliche gesichtserhöhende Maßnahmen am Kurbelgehäuse oder den Hauptlagern reduziert werden können.

Ferner ist noch nachteilig, dass die Gas- und Lagerkräfte vom Kurbelgehäuse aufgenommen werden müssen.

Ferner ist aus der DE 31 10 274 C2 eine Brennkraftmaschine mit in einer Reihe angeordneten Zylindern bekannt, bei der Zylinderkopf und die Hauptlagerdeckel mittels Zugstangen gegenüber dem Kurbelgehäuse verspannt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Brennkraftmaschine derart weiter zu entwickeln, dass eine geringe Belastung sowie Verformung des Kurbelgehäuses infolge der aus dem Triebwerk resultierenden Gas- und Lagerkräfte erreicht werden kann.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Verwendung von Zugstangen zur gemeinsamen Verspannung der V-förmig ausgerichteten Zylinderköpfe und der Lagerdeckel am Kurbelgehäuse hat den Vorteil, dass die aus dem Triebwerk herrührenden Kräfte fast vollständig von den Zugstangen aufgenommen werden. Hierdurch kann das Kurbelgehäuse leichter gebaut werden.

Ferner ist von Vorteil, dass die Verformung der Kurbelgehäuse-Bauteile (wie beispielsweise der Zylinder) gering ist, was zu einer Verringerung des Ölverbrauchs sowie der Emissionen und wegen der geringeren Ringspannung in den Zylindern zu einer Verbesserung des Kraftstoffverbrauches führt.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung ist anhand eines bevorzugten, in der Zeichnung dargestellten Beispiels beschrieben.
Dabei zeigen:
1 In einer perspektivischen Schemadarstellung die Anordnung der Zuganker im Bereich der Hauptlager einer Kurbelwelle;
2 Die Anordnung der Zuganker im Bereich der Hauptlager in einer schematischen Draufsicht auf eine Kurbelwelle.
In den Fig. ist mit 1 eine Brennkraftmaschine bezeichnet, von der durch strichpunktierte Linien ein Kurbelgehäuse 2 mit den beiden V-förmig angeordneten Zylindergehäusen 3 und 4 sowie den zugehörigen Zylinderköpfen 5 und 6 dargestellt sind. Innerhalb des Kurbelgehäuses 2 ist eine Kurbelwelle 7 mit ihren Hauptlagerzapfen 8 bis 11 in nicht weiter dargestellten Hauptlagern gelagert. Die Hauptlager sind dabei hälftig mit dem Kurbelgehäuse 2 zusammengegossen und mit einzelnen abnehmbaren Lagerdeckeln versehen.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine 6-Zylinder-Brennkraftmaschine mit jeweils drei Zylinder pro Zylindergehäuse 3, 4.
Die Kurbelwelle 7 verfügt über drei Kurbelkröpfungen 12 bis 14 mit entsprechenden Kurbelzapfen 15 bis 20 zur Lagerung der nicht dargestellten Pleuelstangen für die Kolben, die sich in den in einer Motorquerebene liegenden Zylindern bewegen. Um dabei einen gleichmäßigen Zündabstand zwischen den Zylindern sicherzustellen, sind die Kurbelzapfen 15, 16 bzw. 17, 18 und 19, 20 mit Versatz zueinander angeordnet. Außerdem ist wegen der axialen Lage der Kurbelzapfen zueinander das Zylindergehäuse 3 um etwa die Kurbelzapfenbreite gegenüber dem Zylindergehäuse 4 axial versetzt angeordnet.
Gemäß der Erfindung sollen nun die Lagerdeckel der Hauptlager und die Zylinderköpfe 5, 6 mittels einer gemeinsamen Verschraubung am Kurbelgehäuse 2 verspannt werden. Als gemeinsame Verschraubung sind Zugstangen 21 und 22 vorgesehen, wobei die Verspannung des Zylinderkopfes 5 mit den Lagerdeckeln durch die Zugstangen 21 und die Verspannung des Zylinderkopfes 6 mit den Lagerdeckeln durch die Zugstangen 22 erfolgt. Zur Durchführung der Zugstangen 21 und 22 sind dabei sowohl im Kurbelgehäuse 2 als auch den Zylinderköpfen 5 und 6 entsprechende Bohrungen vorgesehen. Die Zugstangen 21 und 22 sind als Dehnschrauben ausgeführt, um eine sichere Verspannung der Lagerdeckel sowie der beiden Zylinderköpfe 5 und 6 auch bei wechselnden Beanspruchungen zu gewährleisten.
Nach dem Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Brennkraftmaschine 1, die als V6-Motor ausgebildet ist und demzufolge pro Zylinderkopf 5, 6 und Zylindergehäuse 3, 4 jeweils acht Zugstangen 21 bzw. 22 aufweist. Bei einer Brennkraftmaschine mit mehr als 6 Zylindern erhöht sich die Zahl der Zugstangen entsprechend.
Dabei sind die Zugstangen 21 im wesentlichen parallel zu den Längsachsen 23 der Zylinder des Zylindergehäuses 3 und die Zugstangen 22 im wesentlichen parallel zu den Längsachsen 24 der Zylinder des Zylindergehäuses 4 ausgerichtet.
Wie aus 1 zu erkennen ist, sind jedem Hauptlager und damit auch jedem Hauptlagerzapfen 8 bis 12 jeweils vier Zugstangen zugeordnet, von denen die zwei Zugstangen 21 sich beiderseits der Hauptlagerzapfen 8 bis 12 in einer Kurbelgehäusequerebene und im wesentlichen parallel zur Längsachse der Zylinder im Zylindergehäuse 3 verlaufend bis zum Zylinderkopf 5 erstrecken.
Ähnlich verlaufen die beiden Zugstangen 22, die axial versetzt zu den Zugstangen 21 angeordnet sind und sich beiderseits der Hauptlagerzapfen 8 bis 12 in einer anderen Kurbelgehäusequerebene im wesentlichen parallel zur Längsachse der Zylinder im Zylindergehäuse 4 bis zum Zylinderkopf 6 erstrecken.
Aus den Fig. ist nicht zu erkennen, dass dabei die jeweils einem Hauptlager zugeordneten Zugstangen zwischen einander abgekehrten Oberflächenbereichen der Zylinderköpfe 5 und 6 sowie der Lagerdeckel eingespannt sind.
Durch diese Anordnung der Zugstangen 21, 22 an den Zylinderköpfen 5, 6 sowie der Hauptlager 8 bis 11 ergibt sich, dass die Zugstangen 21, 22 parallel zu den Gaskräften aus den einzelnen Zylindern ausgerichtet sind. Hierdurch werden diese Gaskräfte und auch die in Zylinderlängsrichtung entstehenden Massenkräfte des Triebwerkes vollständig von den Zugstangen 21, 22 aufgenommen. Da somit das Kurbelgehäuse 2 nicht mehr im Kraftfluss einer Verschraubung von Zylinderkopf und Lagerdeckel liegt, kann das Kurbelgehäuse 2 in Leichtbauweise ohne massive Bauteile ausgeführt werden.

Claims

Brennkraftmaschine (1) mit einem Kurbelgehäuse (2) mit V-förmig angeordneten Zylindergehäusen (3, 4), mit auf den Zylindergehäusen (3, 4) aufgesetzten und durch Verschraubungen mit dem Kurbelgehäuse (2) verspannten Zylinderköpfen (5, 6), ferner mit im Kurbelgehäuse (2) angeordneten Hauptlagern zur Aufnahme der Hauptlagerzapfen einer Kurbelwelle (7), wobei die Hauptlager Lagerdeckel aufweisen, die mittels Verschraubungen am Kurbelgehäuse (2) verspannt sind, und wobei mindestens eine Verschraubung parallel zur Längsachse (23) des Zylindergehäuses (3) und eine weitere Verschraubung parallel zur Längsachse (24) des Zylindergehäuses (4) ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschraubungen als das Kurbelgehäuse (2) durchsetzende Zugstangen (21, 22) ausgebildet sind, und dass jeder Zylinderkopf (5, 6) mit jedem Lagerdeckel eines Hauptlagers über mindestens zwei Zugstangen (21, 22) am Kurbelgehäuse (2) verspannt ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptlager bzw. die Hauptlagerzapfen (8-11)jeweils zwischen zwei in einer Motorquerebene liegenden Zylindern der beiden Zylindergehäuse (3, 4) angeordnet sind, und dass die Zugstangen (21, 22) innerhalb der Motorquerebene sich in Bohrungen des Kurbelgehäuses (2) bis zu einander abgekehrten Anlageflächen an den Lagerdeckeln und den Zylinderköpfen (5, 6) erstrecken.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugstangen (21, 22) als Dehnschrauben ausgestaltet sind.