DE102012004887A1

DE102012004887A1 - Befestigungsanordnung eines Lagerelements an einem Kurbelgehäuse für eine Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE102012004887A1
Application number: DE102012004887A
Authority: DE
Inventors: Viktor Buchmiller; Michael Piry
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2012-03-10
Filing date: 2012-03-10
Publication date: 2013-09-12
Also published as: WO2013135335A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung (10) wenigstens eines Lagerelements (12) an einem Kurbelgehäuse (16) für eine Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, bei welcher das wenigstens eine Lageraufnahme (24) zur Lagerung einer Kurbelwelle der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine zumindest teilweise begrenzende Lagerelement (12) an dem Kurbelgehäuse (16) mittels zumindest eines, wenigstens ein Außengewinde (30) aufweisenden Schraubelements (26) befestigt ist, das über sein Außengewinde (30) mit dem Lagerelement (12) verschraubt ist, wobei das Schraubelement (26) ein vom dem Außengewinde (30) unterschiedliches, zweites Außengewinde (36) aufweist, über welches das Schraubelement (26) mit dem Kurbelgehäuse (16) verschraubt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung wenigstens eines Lagerelements an einem Kurbelgehäuse für eine Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Der DE 10 2006 043 421 A1 ist eine Befestigungsanordnung wenigstens eines Lagerelements an einem Kurbelgehäuse für eine Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine als bekannt zu entnehmen. Bei der Befestigungsanordnung ist das Lagerelement ein sogenannter Lagerstuhl, welcher mittels Schraubelementen am Kurbelgehäuse befestigt ist. Zur Befestigung des Lagerstuhls am Kurbelgehäuse sind sogenannte Zuganker vorgesehen, welche das Kurbelgehäuse von einer Zylinderkopfseite des Kurbelgehäuses durchdringen, auf Seiten der Zylinderkopfseite an dem Kurbelgehäuse abgestützt sind und auf einer der Zylinderkopfseite abgewandten Seite in den Lagerstuhl eingeschraubt sind.
Der Lagerstuhl begrenzt eine Lageraufnahme zur Lagerung einer Kurbelwelle der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine teilweise. In der Lageraufnahme ist ein Lagerelement anordenbar, über welches die Kurbelwelle am Lagerstuhl gelagert wird Zur Verschraubung der Zuganker mit dem Lagerstuhl weisen die Zuganker ein jeweiliges Außengewinde auf, über welches die Zuganker in korrespondierende Innengewinde des Lagerstuhls eingeschraubt sind.
Auch die DE 199 36 103 A1 offenbart eine Befestigungsanordnung eines Lagerelements an einem Kurbelgehäuse für eine Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine. Das Lagerelement ist ein Lagerdeckel, welcher ebenfalls mittels Zuganker an dem Kurbelgehäuse befestigt ist. Auch hierbei durchdringen die Zuganker das Kurbelgehäuse, stützen sich auf Seiten der Zylinderkopfseite an dem Kurbelgehäuse ab und sind auf der der Zylinderkopfseite abgewandten Seite mit dem Lagerdeckel verschraubt. Dazu weisen die Zuganker ein jeweiliges Außengewinde auf, welches in ein jeweiliges, korrespondierendes Innengewinde des Lagerdeckels eingeschraubt ist.
Auch aus der DE 10 2007 058 757 A1 geht eine solche Befestigungsanordnung hervor, bei welcher als Lagerelement ein Lagerstuhl mittels Zuganker am Kurbelgehäuse befestigt ist.
Die Befestigung der Lagerelemente mittels das Kurbelgehäuse durchdringender Zuganker ist insofern nachteilhaft, als eine aufwändige Herstellung des Kurbelgehäuses und des Lagerelements sowie eine aufwändige Befestigung des Lagerelements am Kurbelgehäuse erforderlich sind.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Befestigungsanordnung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass die Befestigungsanordnung sowie das Kurbelgehäuse kostengünstiger herstellbar sind.
Diese Aufgabe wird durch eine Befestigungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Zur Realisierung einer einfacheren und damit zeit- und kostengünstigeren Herstellung des Kurbelgehäuses sowie der Befestigungsanordnung ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Schraubelement zum Befestigen des wenigstens einen Lagerelements am Kurbelgehäuse ein von dem Außengewinde unterschiedliches, zweites Außengewinde aufweist, über welches das Schraubelement mit dem Kurbelgehäuse verschraubt ist. Mit anderen Worten ist das Schraubelement über sein erstes Gewinde in das Lagerelement eingeschraubt bzw. mit diesem verschraubt und über sein zweites Außengewinde in das Kurbelgehäuse eingeschraubt bzw. mit diesem verschraubt.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung ist ein nur sehr geringer Bauraumbedarf, da zur Verfügung stehender Bauraum optimal genutzt wird. Ferner entfallen Positionierungenauigkeiten des Lagerelements relativ zum Kurbelgehäuse, welche bei einer Befestigung des Lagerelements mittels Zugankern auftreten können.
Gleichzeitig ermöglicht die erfindungsgemäße Befestigungsanordnung die Darstellung eines zumindest im Wesentlichen optimalen Kraftflusses zwischen dem Lagerelement und dem Kurbelgehäuse, was der Lagerung der Kurbelwelle an dem Kurbelgehäuse zugutekommt.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Außengewinde des Schraubelements gegenläufig ausgebildet. Dadurch ist eine besonders einfache Montage des Lagerelements am Kurbelgehäuse möglich. Darüber hinaus kann das Lagerelement dadurch besonders fest mit dem Kurbelgehäuse verbunden werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen die Außengewinde des Schraubelements voneinander unterschiedliche Gewindesteigungen auf. Die Außengewinde des Schraubelements stellen somit ein Differenzialgewinde dar, so dass das Lagerelement mit dem Kurbelgehäuse auf einfache und damit zeit- und kostengünstige Weise besonders fest verspannt werden kann.
Das Schraubelement ist beispielsweise ein Gewindebolzen und weist somit ein geringes Gewicht sowie einen geringen Bauraumbedarf auf.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind das Kurbelgehäuse und das Lagerelement aus voneinander unterschiedlichen Werkstoffen gebildet. Dabei ist das Kurbelgehäuse beispielsweise aus einem Leichtmetall, insbesondere Aluminium, bzw. aus einer Leichtmetalllegierung, insbesondere einer Aluminiumlegierung, gebildet. Daraus resultiert ein besonders geringes Gewicht des Kurbelgehäuses, woraus ein geringer Kraftstoffverbrauch sowie geringe CO₂-Emissionen der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine resultieren. Das Lagerelement ist demgegenüber aus einem härteren und steiferen Werkstoff, beispielsweise aus Grauguss oder aus einem Stahl, gebildet. Dadurch kann das Lagerelement relativ hohe Kräfte und Belastungen, welche aus der Lagerung der Kurbelwelle resultieren, aufnehmen und zumindest im Wesentlichen schadfrei auch über eine hohe Lebensdauer ertragen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. 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.
Die Zeichnung zeigt in:
1 eine schematische Vorderansicht einer Befestigungsanordnung von Lagerelementen an einem Kurbelgehäuse einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, wobei eines der Lagerelemente mittels Schraubelementen in Form von Gewindebolzen an dem Kurbelgehäuse befestigt ist, und wobei die Gewindebolzen über ein jeweiliges, erstes Außengewinde mit dem korrespondierenden Lagerelement und über ein jeweiliges, zweites Außengewinde mit dem Kurbelgehäuse verschraubt sind; und
2 eine schematische Perspektivansicht einer der Gewindebolzen zur Befestigung des korrespondierenden Lagerelements am Kurbelgehäuse gemäß 1.
1 zeigt eine Befestigungsanordnung 10 eines ersten Lagerelements 12 und eines zweiten Lagerelements 14 an einem Kurbelgehäuse 16 einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine. Die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine wird beispielsweise bei einem Kraftwagen verwendet und kann dazu dienen, den beispielsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagen anzutreiben.
Das erste Lagerelement 12, welches auch als Lagersegmentoberteil bezeichnet wird, und das zweite Lagerelement 14, welches auch als Lagersegmentunterteil bezeichnet wird, bilden einen Lagerbock 18, wobei das erste Lagerelement 12 ein Lagerstuhl des Lagerbocks 18 und das zweite Lagerelement 14 ein Lagerdeckel des Lagerbocks 18 ist. In Hochrichtung des Kurbelgehäuses 16 bzw. der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ist das erste Lagerelement 12 oberhalb des zweiten Lagerelements 14 angeordnet.
Durch die Lagerelemente 12, 14 ist eine Lagerstelle 20 gebildet, welche auch als Hauptlagerstelle bezeichnet wird. An der Lagerstelle 20 ist eine Kurbelwelle der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine um eine Drehachse 22 relativ zum Kurbelgehäuse 16 drehbar zu lagern. Dazu begrenzt das erste Lagerelement 12 eine Lageraufnahme 24 zur Lagerung der Kurbelwelle teilweise. Die Lageraufnahme 24 der Lagerstelle 20 wird ferner teilweise durch das zweite Lagerelement 14 begrenzt. Wie 1 zu entnehmen ist, begrenzen die Lagerelemente 12, 14 die Lageraufnahme 24 jeweils zur Hälfte, wobei die Lagerelemente 12, 14 unter Ausbildung bzw. Vervollständigung der Lageraufnahme 24 miteinander verbunden sind.
In ihrem am Kurbelgehäuse 16 über die Lagerelemente 12, 14 gelagerten Zustand durchdringt die Kurbelwelle die Lageraufnahme 24. Mit anderen Worten ist die Kurbelwelle in einem Außenumfangsbereich in der Lageraufnahme 24 aufgenommen.
Zur Darstellung eines besonders geringen Gewichts der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ist das Kurbelgehäuse 16 aus einem Leichtmetall bzw. einer Leichtmetalllegierung, insbesondere Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung, gebildet. Zur Aufnahme von relativ hohen, aus der Lagerung der Kurbelwelle resultierenden Lasten sind die Lagerelemente 12, 14 aus einem demgegenüber anderweitigen Werkstoff, beispielsweise aus Grauguss oder einem Stahl, gebildet.
Zur Befestigung des ersten Lagerelements 12 am Kurbelgehäuse 16 sind Schraubelemente in Form von Gewindebolzen 26 vorgesehen. Einer der Gewindebolzen 26 ist stellvertretend in 2 perspektivisch dargestellt.
Die Gewindebolzen 26 weisen in einem jeweiligen, ersten Teilbereich 28 ein erstes Außengewinde 30 auf, über welches sie mit dem ersten Lagerelement 12 verschraubt sind. Das erste Lagerelement 12 weist zu den ersten Außengewinden 30 korrespondierende, erste Innengewinde 32 auf, in welche die Gewindebolzen 26 eingeschraubt sind.
Die Gewindebolzen 26 weisen in einem jeweiligen, zweiten Teilbereich 34 ein jeweiliges, zweites Außengewinde 36 auf, über welche die Gewindebolzen 26 mit dem Kurbelgehäuse 16 verschraubt sind. Dazu weist das Kurbelgehäuse 16 mit den zweiten Außengewinden 36 korrespondierende, zweite Innengewinde 38 auf.
Die Außengewinde 30, 36 sind dabei gegenläufig zueinander ausgebildet oder unterscheiden sich hinsichtlich ihrer jeweiligen Gewindesteigungen. Dadurch kann das Lagerelement 12 auf einfache, zeit- und kostengünstige Weise besonders fest mit dem Kurbelgehäuse 16 verspannt werden.
Zum Verschrauben der Gewindebolzen 26 mit dem Kurbelgehäuse 16 und mit dem ersten Lagerelement 12 werden die Gewindebolzen 26 um jeweilige Drehachsen 40 gedreht. Zum Drehen und damit zum Verschrauben der Gewindebolzen 26 weisen diese einen jeweiligen, innenumfangsseitigen Werkzeugangriff 42 (2) auf. Der innenumfangsseitige Werkzeugangriff 42 ist vorliegend als Innensechskant ausgebildet, so dass die Gewindebolzen 26 mittels eines einen korrespondierenden Außensechskant aufweisenden Werkzeugs zu verschrauben sind.
Vorliegend sind die Außengewinde 30, 36 in Längserstreckungsrichtung der Gewindebolzen 26 voneinander beabstandet. In Längserstreckungsrichtung des jeweiligen Gewindebolzens 26 ist zwischen den Außengewinden 30, 36 ein Zwischenbereich 44 vorgesehen, welcher hinsichtlich seines Außendurchmessers kleiner ist als die Teilbereiche 28, 34 mit den Außengewinden 30, 36.
Aufgrund dieser Befestigung des ersten Lagerelements 12 am Kurbelgehäuse 16 ist eine besonders einfache Fertigung des Kurbelgehäuses 16 sowie eine besonders einfache Herstellung der Befestigungsanordnung 10 ermöglicht. Ferner ermöglicht die Befestigungsanordnung 10 einen zumindest im Wesentlichen optimalen Kraftfluss zwischen den Lagerelementen 12, 14 und dem Kurbelgehäuse 16. Ein weiterer Vorteil der Befestigungsanordnung 10 ist, dass die Befestigungsanordnung 10 einen nur sehr geringen Bauraumbedarf aufweist. Dem geringen Bauraumbedarf zuträglich ist insbesondere die vollständige Aufnahme der Gewindebolzen 26 einerseits im Kurbelgehäuse 16 und andererseits im ersten Lagerelement 12. Mit anderen Worten ragen die Gewindebolzen 26 in ihrem verschraubten Zustand in Längserstreckungsrichtung weder aus dem Kurbelgehäuse 16 noch aus dem ersten Lagerelement 12 heraus. Ferner ermöglichen die Gewindebolzen 26 eine sehr genaue Positionierung des ersten Lagerelements 12 relativ zum Kurbelgehäuse 16, was der Lagerung der Kurbelwelle zugutekommt.
Zur Befestigung des zweiten Lagerelements 14 am Kurbelgehäuse 16 sind Schrauben 46 vorgesehen, welche auch als Lagerdeckelschrauben bezeichnet werden. Die Schrauben 46 weisen ein jeweiliges, drittes Außengewinde 48 auf, über die die Schrauben 46 mit dem ersten Lagerelement 12 verschraubt sind. Dazu sind die Schrauben 46 über ihre dritten Außengewinde 48 in das erste Innengewinde 32 des ersten Lagerelements 12 eingeschraubt, in welches auch die Gewindebolzen 12 über ihre ersten Außengewinde 30 eingeschraubt sind.
Die Schrauben 46 durchdringen ferner eine jeweilige, korrespondierende Durchgangsöffnung 50 des zweiten Lagerelements 14 und sind auf einer dem ersten Lagerelement 12 abgewandten Seite 52 über jeweilige Schraubenköpfe 54 am zweiten Lagerelemente 14 abgestützt. Dadurch ist das zweite Lagerelement 14 mittels der Schrauben 46 mit dem ersten Lagerelement 12 verspannt, so dass das zweite Lagerelement 14 besonders fest und mit einer hohen Positionierungsgenauigkeit am ersten Lagerelement 12 gehalten ist.
Bezugszeichenliste

10: Befestigungsanordnung
12: erstes Lagerelement
14: zweites Lagerelement
16: Kurbelgehäuse
18: Lagerbock
20: Lagerstelle
22: Drehachse
24: Lageraufnahme
26: Gewindebolzen
28: erster Teilbereich
30: erstes Außengewinde
32: erstes Innengewinde
34: zweiter Teilbereich
36: zweites Außengewinde
38: zweites Innengewinde
40: Drehachse
42: Werkzeugeingriff
44: Zwischenbereich
46: Schraube
48: Drittes Außengewinde
50: Durchgangsöffnung
52: Seite
54: Schraubenkopf

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102006043421 A1 [0002]
DE 19936103 A1 [0004]
DE 102007058757 A1 [0005]

Claims

Befestigungsanordnung (10) wenigstens eines Lagerelements (12) an einem Kurbelgehäuse (16) für eine Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, bei welcher das wenigstens eine Lageraufnahme (24) zur Lagerung einer Kurbelwelle der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine zumindest teilweise begrenzende Lagerelement (12) an dem Kurbelgehäuse (16) mittels zumindest eines, wenigstens ein Außengewinde (30) aufweisenden Schraubelements (26) befestigt ist, das über sein Außengewinde (30) mit dem Lagerelement (12) verschraubt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubelement (26) ein vom dem Außengewinde (30) unterschiedliches, zweites Außengewinde (36) aufweist, über welches das Schraubelement (26) mit dem Kurbelgehäuse (16) verschraubt ist.
Befestigungsanordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außengewinde (30, 36) des Schraubelements (26) zueinander gegenläufig ausgebildet sind.
Befestigungsanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Außengewinde (30, 36) des Schraubelements (26) voneinander unterschiedliche Gewindesteigungen aufweisen.
Befestigungsanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubelement (26) einen Innenumfangsseitigen Werkzeugangriff (42), insbesondere einen Innensechskant oder Innensechsrund, aufweist, über welchen das Schraubelement (26) mit dem Lagerelement (12) und mit dem Kurbelgehäuse (16) verschraubbar ist.
Befestigungsanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageraufnahme (24) durch das Lagerelement (12) lediglich teilweise begrenzt ist, wobei ein die Lageraufnahme (24) teilweise begrenzendes, weiteres Lagerelement (14) vorgesehen ist, welches unter Ausbildung der Lageraufnahme (24) mit dem ersten Lagerelement (12) verbunden ist.
Befestigungsanordnung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lagerelement (12) in Hochrichtung des Kurbelgehäuses (16) oberhalb des weiteren Lagerelements (14) angeordnet ist.
Befestigungsanordnung (10) nach einem de Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerelemente (12, 14) mittels wenigstens eines weiteren Schraubelements (46) miteinander verbunden sind.
Befestigungsanordnung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Schraubelement (46) eine korrespondierenden Durchgangsöffnung (50) des weiteren Lagerelements (14) durchdringt und mit dem ersten Lagerelement (12) verschraubt ist.
Befestigungsanordnung (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Schraubelement (46) über ein Innengewinde (32) des ersten Lagerelements (12) mit dem ersten Lagerelement (12) verschraubt ist, wobei auch das erste Schraubelement (26) über dieses Innengewinde (32) mit dem ersten Lagerelement (12) verschraubt ist.
Befestigungsanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement (12, 14) und das Kurbelgehäuse (26) aus voneinander unterschiedlichen Werkstoffen gebildet sind.