DE102005041340A1

DE102005041340A1 - Zylinderkurbelgehäuse für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102005041340A1
Application number: DE200510041340
Authority: DE
Inventors: Albrecht Rothe
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2005-08-31
Filing date: 2005-08-31
Publication date: 2007-03-15

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zylinderkurbelgehäuse (1) für eine Brennkraftmaschine mit einer Außenstruktur (2, 3) mit Hauptlagerwänden zur Abstützung einer Kurbelwelle und mit in die Außenstruktur (2, 3) eingegossenen Hauptlagerverstärkungen (8) mit aus dem Gießverbund frei herausragenden Lagerbügeln (9), wobei Hauptlagerverstärkungen (8) und Lagerbügel (9) zunächst einstückig ausgebildet und nach dem Eingießen durch Bruchtrennen getrennt sind. DOLLAR A Ein kostengünstiges Herstellen eines solchen Zylinderkurbelgehäuses (1) insbesondere aufgrund vereinfachten Teilehandlings und Eingießens der Hauptlagerverstärkungen (8) ist erfindungsgemäß dadurch erreichbar, dass mehrere oder sämtliche Hauptlagerverstärkungen (8) mit einem gemeinsamen Lagerbügel (9) zu einer Lagerbrücke (7) zusammengefasst sind und vor dem Bruchtrennen ein insgesamt einstückiges Bauteil bilden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zylinderkurbelgehäuse für eine Brennkraftmaschine mit einer Außenstruktur mit Hauptlagerwänden zur Abstützung einer Kurbelwelle und mit in die Außenstruktur eingegossenen Hauptlagerverstärkungen mit aus dem Gießverbund frei herausragenden Lagerbügeln, wobei Hauptlagerverstärkungen und Lagerbügel zunächst einstückig ausgebildet und nach dem Eingießen durch Bruchtrennen getrennt sind.
Bei modernen Zylinderkurbelgehäusen, beispielsweise aus Aluminium oder Magnesium bestehend, ergibt sich aus Gründen der Bauteilfestigkeit und wegen Hauptlagerbohrungsaufweitung unter Temperatureinfluss oftmals die Notwendigkeit, den besonders hoch belasteten Hauptlagerbereich durch das Einbeziehen, z. B. Eingießen, von höherfesten Materialien zu verstärken und dessen Wärmedehnung gegenüber der Kurbelwelle zu begrenzen.

Hinsichtlich des durch die Patentliteratur bekannt gewordenen Standes der Technik ist z. B. auf die DE 35 42 137 C2 zu verweisen, bei der Lagerdeckelschalen aus einer Eisenlegierung und eine sich über die Lagerdeckelschalen erstreckende und mit diesen gekoppelte Brücke aus einer Leichtmetalllegierung bestehen und letztere einen gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, wie der ebenfalls aus einer Leichtmetalllegierung hergestellte Zylinderblock.

Die DE 43 02 303 C2 beschreibt ein Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine, welches zwar nicht in Leichtbauweise ausgeführt ist, bei dem aber jeweils die Lagerdeckel mit den zugehörigen Lagerhälften von geteilten Gleitlagern unter Bildung einer Öffnung für die Kurbelwelle einstückig gegossen und nach dem Gießvorgang durch Biegebruch und/oder Zugbruch von den Lagerhälften abgetrennt werden.

Auch die DE 196 48 206 A1 zeigt ein Zylinderkurbelgehäuse mit Lagerhalbschalen und Lagerdeckeln, wobei nach Bearbeitung der Lagerbohrung die Lagerdeckel von den Lagerhalbschalen durch Bruchtrennen abgetrennt werden.

Aus der DE 100 26 216 B4 geht schließlich ebenfalls ein Zylinderkurbelgehäuse für eine Brennkraftmaschine hervor, bei dem eine Außenstruktur mit Hauptlagerwänden zur Abstützung einer Kurbelwelle und mit in die Außenstruktur eingegossenen Hauptlagerverstärkungen mit aus dem Gießverbund frei herausragenden Lagerbügeln vorgesehen ist, wobei Hauptlagerverstärkungen und Lagerbügel zunächst einstückig ausgebildet sind und nach dem Eingießen durch Bruchtrennen voneinander getrennt werden.

Die vorgenannten Varianten haben allesamt den Nachteil, dass im Vorfeld des Eingießens der Einlegeteile ein nicht unerheblicher Aufwand für Teileproduktion und Handling entsteht, eine Verwechslungsgefahr bei baulich ähnlichen Hauptlagerverstärkungen gegeben ist, Probleme bei der Positionierung innerhalb der Gießform u.s.w. entstehen oder die Geometrien so komplex sind, dass in der Praxis keine befriedigende Gießbarkeit zu erwarten ist.

Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Zylinderkurbelgehäuse für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, welches insbesondere aufgrund vereinfachten Teilehandlings und Eingießens der Hauptlagerverstärkungen kostengünstig herstellbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mittels eines Zylinderkurbelgehäuses mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung eines solchen Zylinderkurbelgehäuses ist in Patentanspruch 3 beansprucht.

Die Erfindung ist nachstehend im Einzelnen erläutert. Dabei zeigt die zugehärige einzige Figur die einzelnen Verfahrensschritte zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Zylinderkurbelgehäuses.
Das dargestellte Zylinderkurbelgehäuse 1 ist in Leichtbauweise ausgeführt und weist eine Außenstruktur aus beispielsweise einer Aluminium- oder Magnesiumlegierung auf. Beim gezeigten Beispiel eines V-Motors sind zwei unter einem vorgegebenen Winkel zueinander angeordnete, die Außenstruktur bildenden Zylinderreihen 2, 3 vorhanden. Jede Zylinderreihe 2, 3 ist wiederum mit einer Anzahl von Zylinderbohrungen 4, 5 ausgestattet.
Die Lagerbohrungen 6 zur Aufnahme einer hier nicht dargestellten Kurbelwelle werden von einer Lagerbrücke 7 gebildet, bestehend aus einzelnen Hauptlagerverstärkungen 8 und einem gemeinsamen Lagerbügel 9. Die Lagerbrücke 7 ist also vor einem späteren Bruchtrennen ein einstückiges Gussteil, z. B. aus GGG50.
Jede Hauptlagerverstärkung 8 (im Ausführungsbeispiel deren fünf, wobei der besseren Übersicht halber nur eine mit Bezugszeichen versehen ist) ist zur besseren gießtechnischen Einbindung in die von den Zylinderreihen 2, 3 gebildete Außenstruktur mit einem nach oben wegragenden, Durchbrüche aufweisenden Formschlussbereich versehen, wobei jeder Formschlussbereich aus einem Paar Stegen 10, 11 besteht und wobei die beiden Stegpaare entsprechend der V-Anordnung der beiden Zylinderreihen 2, 3 ausgerichtet sind. Jeweils stirnseitig sind die Stege 10, 11 mit Gewindebohrungen 12, 13 versehen, in die zusätzlich zur Erhöhung der Formschlussverbindung und zur besseren Aufnahme der im Betrieb auftretenden Kräfte Befestigungsschrau ben eingesetzt sind, die auf hier nicht näher gezeigte Weise die durch die Zylinderreihen 2, 3 gebildete Außenstruktur durchdringer.
Die Herstellung des erfindungsgemäß aufgebauten Zylinderkurbelgehäuses 1 geschieht, wie aus 1a bis 1c ersichtlich, folgendemaßen:
Zunächst wird als einstückiges Bauteil, wie in 1a dargestellt, die Lagerbrücke 7, bestehend aus dem Lagerbügel 9 und den einzelnen angeformten Hauptlagerverstärkungen 8, gegossen. Dabei kann für sämtliche Hauptlagerverstärkungen 8 ein einziger Lagerbügel 9 als Bindeglied dienen, es ist aber auch denkbar, jeweils eine Gruppe von zwei oder mehrere Hauptlagerverstärkungen 8 zu einer Gruppe zusammen zu fassen und an einen Lagerbügel 9 anzuformen, an den sich in einer Zylinderreihe ein weiterer Lagerbügel 9 mit wiederum zugehörigen bzw. angeformten Hauptlagerverstärkungen 8 anschließt.
Die auf diese Weise hergestellte Lagerbrücke 7 wird nun in einem weiteren Arbeitsschritt in eine Gießform eingelegt und im Zuge der gießtechnischen Herstellung der Außenstruktur, d.h. der Zylinderreihen 2, 3, vorzugsweise aus einer Aluminium- oder Magnesiumlegierung, werden die Hauptlager-verstärkungen 8 in diese Außenstruktur eingegossen, so dass lediglich noch der Lagerbügel 9 herausragt (1b). Als Gießverfahren zur Herstellung der Außenstruktur kommen grundsätzlich alle Sand-, Kokillen und Druckgussverfahren in Betracht.
Das als solches im Stand der Technik bekannte und bewährte Bruchtrennen, also das gewaltsame Trennen von Hauptlagerverstärkungen 8 und Lagerbügel 9 etwa im mittleren Bereich der Lagerbohrungen 6 schließt sich an das Eingießen an (1c). Durch das Bruchtrennen werden insbesondere die im Betrieb auftretenden Querkräfte innerhalb der Kurbelwellenlagerung ideal übertragen, da sich beim wieder Zusammenfügen der Bauteile an den Bruchtrennflächen 14, 15 eine sich ideal ineinanderfügende Verzahnung ergibt. Dabei wird der Lagerbügel 9 in hier nicht dargestellter, aber in bezüglich einzeln vorliegender Lagerbügel bekannter Weise mittels Lagerbügelschrauben mit den Hauptlagerverstärkungen 8 verbunden.
Bei den in die Gewindebohrungen 12, 13 der Stege 10, 11 eingreifenden Befestigungsschrauben kann es sich beispielsweise auch um Zylinderkopfschrauben handeln, die daneben der Befestigung eines hier ebenfalls nicht dargestellten Zylinderkopfes dienen.
Die die Zylinderreihen 2, 3 bildende Außenstruktur besteht, wie bereits erwähnt, bevorzugt aus einem Leichtmetall, beispielsweise aus einer Aluminium- oder Magnesiumlegierung. Als Werkstoff für die Lagerbrücke 7 kann Stahlguss, aber auch Gusseisen mit Lamellengraphit, mit Kugelgraphit oder mit Vermikulargraphit eingesetzt werden. Selbstverständlich kann auch die Außenstruktur des Zylinderkurbelgehäuses 1 aus Stahlguss bzw. Gusseisen bestehen.
Durch die einstückige Ausbildung der Lagerbrücke 7 ist eine vereinfachte Herstellung und mechanische Bearbeitung derselben möglich. Das vereinfachte Teilehandling (lediglich ein Gussteil) bringt über dies auch Kostenvorteile mit sich. Auch das Umgießen mit der Außenstruktur des Zylinderkurbelgehäuses 1 lässt sich bei vorliegen einer einstückigen Lagerbrücke 7 einfacher bewerkstelligen.

Claims

Zylinderkurbelgehäuse für eine Brennkraftmaschine mit einer Außenstruktur mit Hauptlagerwänden zur Abstützung einer Kurbelwelle und mit in die Außenstruktur eingegossenen Hauptlagerverstärkungen mit aus dem Gießverbund frei herausragenden Lagerbügeln, wobei Hauptlagerverstärkungen und Lagerbügel zunächst einstückig ausgebildet und nach dem Eingießen durch Bruchtrennen getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere oder sämtliche Hauptlagerverstärkungen (8) mit einem gemeinsamen Lagerbügel (9) zu einer Lagerbrücke (7) zusammengefasst sind und daher vor dem Bruchtrennen insgesamt ein einstückiges Bauteil bilden.
Zylinderkurbelgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Lagerbügel (9) nach dem Umgießen der Lagerbrücke (7) aus der mindestens eine Zylinderreihe (2, 3) bildenden Außenstruktur herausragt.
Verfahren zur Herstellung eines Zylinderkurbelgehäuses für eine Brennkraftmaschine gemäß Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch: – Gießen einer einstückigen Lagerbrücke (7), bestehend aus einem Lagerbügel (9) und einer Anzahl daran angeformter Hauptlagerverstärkungen (8), – teilweises Umgießen der Lagerbrücke (7) mit einer mindestens eine Zylinderreihe (2,3) bildenden Außenstruktur des Zylinderkurbelgehäuses (1), – Bruchtrennen des aus der Außenstruktur herausragenden Lagerbügels (9) im Bereich von Lagerbohrungen (6) des Lagerbügels (9) und – erneutes Verbinden des Lagerbügels (9) mit den Hauptlagerverstärkungen (8) mittels Lagerbügelschrauben.