DE102010019759A1 - reciprocating engine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenmaschine mit einem Gehäuseteil, durch welches zumindest ein Zylinder der Hubkolbenmaschine gebildet ist, und mit einer Lagerungseinrichtung (16, 26), an welcher eine Kurbelwelle der Hubkolbenmaschine zu lagern ist, wobei die Lagerungseinrichtung (16, 26) durch zumindest ein separat von dem Gehäuseteil ausgebildetes Lagerteil (10, 12, 24) gebildet ist, welches mit dem Gehäuseteil verbunden ist.The invention relates to a reciprocating piston engine with a housing part, through which at least one cylinder of the reciprocating piston engine is formed, and with a mounting device (16, 26) on which a crankshaft of the reciprocating piston engine is to be mounted, the mounting device (16, 26) being provided by at least one separately from the housing part formed bearing part (10, 12, 24) which is connected to the housing part.
Description
Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.The invention relates to a reciprocating engine specified in the preamble of
Derartige Hubkolbenmaschinen sind aus dem Serienbau von Hubkolbenmaschinen bekannt. Sie weisen eine Mehrzahl von Lagerstellen auf, an welchen eine Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine in einem Kurbelgehäuse zu lagern ist. Das Kurbelgehäuse muss dabei von der Kurbelwelle über die Lagerstelle in das Kurbelgehäuse eingebrachte Kräfte ertragen und abstützen, was eine stabile Ausgestaltung des Kurbelgehäuses erfordert. Sind weitere Komponenten an dem Kurbelgehäuse abzustützen, so erfordert dies eine weitere stabile und steife Ausgestaltung des Kurbelgehäuses. Dies geht herkömmlicher Weise mit dem Nachteil einher, dass das Kurbelgehäuse und damit die Hubkolbenmaschine ein unerwünscht hohes Gewicht aufweist.Such reciprocating engines are known from the mass production of reciprocating engines. They have a plurality of bearings on which a crankshaft of the internal combustion engine is to be stored in a crankcase. The crankcase must bear and support forces introduced by the crankshaft via the bearing point into the crankcase, which requires a stable design of the crankcase. If further components are to be supported on the crankcase, this requires a further stable and rigid design of the crankcase. This is conventionally associated with the disadvantage that the crankcase and thus the reciprocating engine has an undesirably high weight.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hubkolbenmaschine bereitzustellen, welche ein geringes Gewicht aufweist.It is therefore an object of the present invention to provide a reciprocating engine, which has a low weight.
Diese Aufgabe wird durch eine Hubkolbenmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a reciprocating engine having the features of
Eine erfindungsgemäße Hubkolbenmaschine mit einem Gehäuseteil, durch welches zumindest ein Zylinder der Hubkolbenmaschine gebildet ist, und mit einer Lagerungseinrichtung, an welcher ein Kurbelwelle der Hubkolbenmaschine zu lagern ist, zeichnet sich dadurch aus, dass die Lagerungseinrichtung durch zumindest ein separat von dem Gehäuseteil ausgebildetes Lagerteil gebildet ist, welches mit dem Gehäuseteil verbunden ist. Dadurch, dass die Kurbelwelle, sowie gegebenenfalls ein gesamter Kurbeltrieb der Hubkolbenmaschine, welcher zum Beispiel die Kurbelwelle, ein dem Zylinder zugeordnetes Pleuel, einen mit dem Pleuel verbundenen Kolben sowie gegebenenfalls weitere Teile umfasst, an der Lagerungseinrichtung komplett zu lagern ist, kann das zumindest eine Lagerteil aus einem Betrieb der Hubkolbenmaschine resultierende Lager- und Triebswerkkräfte aufnehmen und abstützen. Dies ermöglicht es, dass Gehäuseteil, welches beispielsweise als Zylinderkurbelgehäuse der Hubkolbenmaschine ausgebildet ist, aus einem besonders leichten Werkstoff, beispielsweise auf Aluminium-Basis, Magnesium-Basis, aus einer Aluminiumlegierung, einer Magnesiumlegierung, aus Kunststoff oder dergleichen auszubilden, wodurch das Gehäuseteil und damit die gesamte Hubkolbenmaschine ein besonders niedriges Gewicht aufweisen. Dies hält den Energiebedarf zum Betrieb der Hubkolbenmaschine und zum Fortbewegen eines Kraftwagens mit der Hubkolbenmaschine in einem geringen Rahmen, was mit einem geringen Kraftstoffverbrauch sowie geringen CO2-Emissionen der Hubkolbenmaschine einhergeht.A reciprocating piston engine according to the invention with a housing part, by which at least one cylinder of the reciprocating engine is formed, and with a bearing device to which a crankshaft of the reciprocating engine is to be stored, is characterized in that the bearing device formed by at least one bearing part formed separately from the housing part is, which is connected to the housing part. Due to the fact that the crankshaft, as well as possibly an entire crank drive of the reciprocating engine, which comprises, for example, the crankshaft, a connecting rod assigned to the cylinder, a piston connected to the connecting rod and optionally further parts, must be stored completely on the bearing device, this can be at least one Receive bearing part from an operation of the reciprocating engine resulting bearing and engine forces and support. This makes it possible that the housing part, which is formed for example as a cylinder crankcase of the reciprocating engine, of a particularly lightweight material, for example, aluminum-based, magnesium-based, an aluminum alloy, a magnesium alloy, plastic or the like form, whereby the housing part and thus the entire reciprocating engine have a particularly low weight. This keeps the energy demand for operating the reciprocating engine and for moving a motor vehicle with the reciprocating engine in a small frame, which is associated with low fuel consumption and low CO 2 emissions of the reciprocating engine.
Das Lagerteil kann dementsprechend zur Aufnahme der Lager- und Triebwerkskräfte insbesondere bzgl. dessen Werkstoff ausgebildet sein, um eine sichere und stabile Abstützung der Lager- und Triebwerkskräfte über eine hohe Lebensdauer der Hubkolbenmaschine hinweg zu gewährleisten. Das Gehäuseteil muss diese Lager- und Triebwerkkräfte nicht aufnehmen und kann sowohl bzgl. des Werkstoff als auch bzgl. einer konstruktiven Auslegung hinsichtlich Wandstärken, Materialaufwand und/oder dergleichen besonders leicht und effizient ausgestaltet sein.The bearing part can accordingly be designed to accommodate the bearing and engine forces, in particular with regard to its material, in order to ensure safe and stable support of the bearing and engine forces over a long service life of the reciprocating piston engine. The housing part does not have to absorb these bearing and engine forces and can be configured particularly easily and efficiently both with regard to the material and with regard to a structural design with regard to wall thicknesses, cost of materials and / or the like.
Des Weiteren ermöglicht es das Lagerteil, Kurbelwelle und insbesondere den kompletten Kurbeltrieb zur Lagerung der Kurbelwelle bzw. des Kurbeltriebs an dem Lagerteil vorzumontieren, und das zeitlich vor einem mit dem Gehäuseteil verbundenen Zustand des Lagerteils. Ist also die Kurbelwelle bzw. der gesamte Kurbelbetrieb an der Lagerungseinrichtung vormontiert und komplett gelagert, so kann das Lagerteil mit der an der Lagerungseinrichtung komplett gelagerten Kurbelwelle bzw. dem Kurbeltrieb als Modul mit dem Gehäuseteil verbunden und beispielsweise in das als Zylinderkurbelgehäuse ausgebildete Gehäuseteil zumindest bereichsweise eingesetzt werden. Dies ermöglicht eine besonders einfache und unaufwendige Montage sowie eine Parallelisierung von Fertigungsschritten zur Montage der Hubkolbenmaschine, was die Fertigungskosten derselbigen gering hält.Furthermore, the bearing part makes it possible to pre-assemble the crankshaft and, in particular, the complete crank drive for supporting the crankshaft or the crank drive on the bearing part, and in terms of time prior to a state of the bearing part connected to the housing part. Thus, if the crankshaft or the entire cranking operation is premounted and stored completely on the bearing device, then the bearing part can be connected with the crankshaft or the crank drive as a module to the housing part and used, for example, in the housing part designed as a cylinder crankcase, at least partially become. This allows a particularly simple and inexpensive assembly and parallelization of manufacturing steps for mounting the reciprocating engine, which keeps the production costs derselbigen low.
Die Lagerungseinrichtung umfasst beispielsweise einen Lagerdeckel, welcher ein zweites, separat von dem Gehäuseteil ausgebildetes Lagerteil darstellt, und mit dem ersten Lagerteil zur Darstellung der Lagerungseinrichtung zu verbinden bzw. verbunden ist. Dabei ist beispielsweise durch das erste Lagerteil ein Hauptlagerstuhl zur Lagerung der Kurbelwelle gebildet, welcher eine Lagerfläche zur Aufnahme eines Lagers, eines Wälzlagers, einer Lagerschale oder der Kurbelwelle direkt dient. Auch der zu dem Hauptlagerstuhl korrespondierende Lagerdeckel weist eine solche Lagerfläche zur Aufnahme des Lagers, des Wälzlagers, der Lagerschale oder der Kurbelwelle direkt auf, wodurch die Kurbelwelle bzw. der gesamte Kurbeltrieb an dem ersten und dem zweiten Lagerteil komplett zu lagern ist. Dabei kann also die Kurbelwelle bzw. der gesamte Kurbeltrieb zur Lagerung an dem ersten Lagerteil sowie dem zweiten Lagerteil vormontiert werden, woran sich die Verbindung des ersten Lagerteils mit dem Gehäuseteil anschließt.The storage device comprises, for example, a bearing cap which constitutes a second bearing part formed separately from the housing part and which is to be connected or connected to the first bearing part for the representation of the bearing device. In this case, for example, by the first bearing part, a main bearing seat for supporting the crankshaft is formed, which directly serves a bearing surface for receiving a bearing, a rolling bearing, a bearing shell or the crankshaft. Also, the bearing cap corresponding to the main bearing seat has such a bearing surface for receiving the bearing, the rolling bearing, the bearing shell or the crankshaft directly, whereby the crankshaft or the entire crank mechanism is to be stored completely on the first and the second bearing part. In this case, therefore, the crankshaft or the entire crank mechanism can be preassembled for storage on the first bearing part and the second bearing part, followed by the connection of the first bearing part with the housing part.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist durch das Lagerteil zumindest eine weitere, desachsiert von der Lagerungseinrichtung angeordnete Lagerungseinrichtung zumindest teilweise gebildet, an welcher eine weitere Welle, insbesondere eine Verstellwelle zur Einstellung eines Verdichtungsverhältnisses zumindest des einen Zylinders der Hubkolbenmaschine, zu lagern ist. Das Lagerteil weist somit einen sehr hohen Funktionserfüllungsumfang auf, da sowohl die Kurbelwelle bzw. der gesamte Kurbeltrieb als auch die weitere Welle an den jeweiligen Lagerungseinrichtungen zu lagern sind. Somit kann neben der Kurbelwelle und des Kurbeltriebs auch die Verstellwelle, eine Verstelleinheit, ein Querhebel und/oder weitere Komponenten an dem Lagerteil gelagert und vormontiert werden, woraufhin das Lagerteil mit der Kurbelwelle, dem Kurbeltrieb und den Komponenten der Verstelleinrichtung als Modul mit dem Gehäuseteil verbunden werden kann. Dabei kann ebenso vorgesehen sein, dass das Lagerteil mit dem vormontierten und gelagerten Komponenten in das als Zylinderkurbelgehäuse ausgebildete Gehäuseteil zumindest bereichsweise eingesetzt wird. In a particularly advantageous embodiment of the invention, at least one further, desachsiert arranged by the bearing means storage device is at least partially formed by the bearing part on which a further shaft, in particular an adjusting shaft for adjusting a compression ratio of at least one cylinder of the reciprocating engine, to store. The bearing part thus has a very high functional performance, since both the crankshaft or the entire crank mechanism and the further shaft are to be stored at the respective storage facilities. Thus, in addition to the crankshaft and the crank drive and the adjusting, an adjustment, a cross lever and / or other components are stored and pre-assembled on the bearing part, whereupon the bearing part with the crankshaft, the crank mechanism and the components of the adjusting connected as a module with the housing part can be. It can also be provided that the bearing part is used at least partially with the pre-assembled and stored components in the designed as a cylinder crankcase housing part.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die weitere Lagerungseinrichtung ebenso einen Lagerdeckel als drittes Lagerteil, welcher mit dem ersten Lagerteil zur Bildung der weiteren Lagerungseinrichtung verbunden, insbesondere verschraubt, ist. Dadurch ist die Welle komplett an der durch das erste und das dritte Lagerteil gebildeten Lagerungseinrichtung zu lagern und vorzumontieren. Dies birgt den Vorteil, dass auch die Montage der Welle einfach und kostengünstig erfolgen kann. Außerdem ist diese Ausführungsform insofern vorteilbehaftet, als zusätzliche und das Gewicht der Hubkolbenmaschine unerwünschte erhöhende Vorkehrungen an dem Gehäuseteil zur Lagerung der Welle nicht vonnöten sind, da das erste Lagerteil auch die Lagerkräfte der Welle aufnimmt, welche somit nicht von dem Gehäuseteil aufgenommen werden müssen.In a further embodiment, the further storage device also includes a bearing cap as the third bearing part, which is connected to the first bearing part to form the further storage device, in particular screwed. As a result, the shaft is to be stored and pre-assembled completely on the bearing device formed by the first and the third bearing part. This has the advantage that the assembly of the shaft can be done easily and inexpensively. In addition, this embodiment is advantageous insofar as additional and the weight of the reciprocating engine unwanted increasing precautions on the housing part for supporting the shaft are not required because the first bearing part also receives the bearing forces of the shaft, which thus need not be absorbed by the housing part.
Dies hält das Gewicht des Gehäuseteils und damit der gesamten Hubkolbenmaschine gering.This keeps the weight of the housing part and thus the entire reciprocating engine low.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Hubkolbenmaschine zumindest zwei durch das Gehäuseteil gebildete Zylinder, wobei zumindest eine Verstelleinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher die jeweiligen Verdichtungsverhältnisse der Zylinder unabhängig voneinander variabel einstellbar sind. Dies ermöglicht es, die Verdichtungsverhältnisse der Zylinder optimal an eine Vielzahl von unterschiedlichen Betriebszuständen der Hubkolbenmaschine anzupassen, um einen geringen Kraftstoffverbrauch sowie geringe CO2-Emissionen der Hubkolbenmaschine zu realisieren. Die Verstelleinrichtung umfasst dabei die an der weiteren Lagerungseinrichtung zu lagernden Welle sowie beispielsweise ein Hydraulikzylinder, in welchem ein Kolben verschiebbar angeordnet ist.In an advantageous embodiment of the invention, the reciprocating engine comprises at least two cylinders formed by the housing part, wherein at least one adjusting device is provided, by means of which the respective compression ratios of the cylinders are independently adjustable variably. This makes it possible to optimally adapt the compression ratios of the cylinders to a plurality of different operating states of the reciprocating piston engine in order to realize low fuel consumption and low CO 2 emissions of the reciprocating engine. The adjusting device comprises the shaft to be supported on the further bearing device and, for example, a hydraulic cylinder in which a piston is displaceably arranged.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawings. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.
Die Zeichnungen zeigen in:The drawings show in:
Die
Wie der
Mittels der Verstelleinrichtung und der Anlenkwelle sind dabei jeweilige Verdichtungsverhältnisse der einzelnen der vier durch das Gehäuseteil gebildeten Zylinder unabhängig voneinander variabel einstellbar, wodurch die Hubkolbenmaschine sehr gut an eine Vielzahl von unterschiedlichen Betriebspunkten angepasst werden kann. Da auch die Anlenkwelle an der Lagergasse
Durch das Lagerteil
Das besonders stabil ausgebildete Lagerteil
Durch die zylinderindividuelle Einstellbarkeit der jeweiligen Verdichtungsverhältnisse der einzelnen Zylinder der Hubkolbenmaschine sind Toleranzen der Hubkolbenmaschine ohnehin sehr gering. Darüber hinaus ermöglicht es das Lagerteil
Zur Kühlung und zur Schmierung der Hauptlager
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Lagerteilbearing part
- 1212
- HauptlagerdeckelMain bearing caps
- 1414
- Schraubescrew
- 1616
- LagergasseLagergasse
- 1717
- Richtungspfeilarrow
- 1818
- Hauptlagermain bearing
- 2020
- Schenkelleg
- 2222
- Schenkelleg
- 2424
- Lagerdeckelbearing cap
- 2626
- LagergasseLagergasse
- 2828
- Schraubescrew
- 3030
- ÖlführungskanalOil guide channel
- 3232
- Lagerstelledepository
- 3434
- Anschraubflächebolting
Claims (8)
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Applications Claiming Priority (1)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R120 | Application withdrawn or ip right abandoned |
Effective date: 20120612 |