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Die Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung eines Zylinderkopfes und wenigstens eines Lagerelements an einem Kurbelgehäuse für eine Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Eine solche Befestigungsanordnung ist beispielsweise der
DE 199 49 928 A1 als bekannt zu entnehmen. Bei der Befestigungsanordnung ist ein Zylinderkopf einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine an einem Kurbelgehäuse dieser mittels zumindest eines ersten, wenigstens ein erstes Gewinde aufweisenden Schraubelements befestigt. Ferner ist bei der Befestigungsanordnung wenigstens ein Lagerelement an dem Kurbelgehäuse mittels zumindest eines zweiten, wenigstens ein zweites Gewinde aufweisenden Schraubelements befestigt. Durch das wenigstens eine Lagerelement ist eine Lageraufnahme zur Lagerung einer Kurbelwelle der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine zumindest teilweise begrenzt.
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Die
DE 28 39 885 A1 offenbart einen geräuscharmen Verbrennungsmotor, mit einem Zylinderblock und mit einer Vielzahl von Lagerbüchsen-Auflagern, von denen jedes in ein erstes Auflagerteilstück und ein zweites zugeordnetes Auflagerteilstück geteilt ist. Der Verbrennungsmotor umfasst eine Kurbelwelle, die drehbar in dieser Vielzahl von Lagerbüchsen-Auflagern gelagert ist und sich durch diese hindurch erstreckt. Es sind erste Auflagerteilstücke vorgesehen, die am Zylinderblock im Abstand längs der Rotationsachse der Kurbelwelle angeordnet sind. Ferner sind zweite Auflagerteilstücke vorgesehen, die einstückig auf und mit dem Rahmenteil ausgebildet und durch dieses Rahmenteil brückenartig miteinander verbunden sind.
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Schließlich offenbart die
DE 31 20 275 A1 eine Brennkraftmaschine, bei der ein die zweiteiligen Kurbelwellenhauptlager tragender Triebwerksträger samt Zylinderblock, Zylinderkopf und an diesen angebauten Hilfsaggregaten mit dem über die Kurbelwellenachse hochgezogenen Maschinengehäuse verbunden ist. Dabei ist es vorgesehen, dass der obere Teil jedes der Kurbelwellenhauptlager unterhalb des unteren Endes der Zylinderlauffläche mittels beiderseits einer durch die Zylinderachsen gelegten Ebene vorzugsweise symmetrisch angeordneter, von oben und außerhalb des Maschinengehäuses zugänglicher Halteschrauben mit dem oberen Teil des Triebwerksträgers verbunden ist und dass die nach dem Lösen der Halteschrauben und Abheben des oberen Teils des Triebwerksträgers im Maschinengehäuse verbleibende Montageeinheit aus Kurbelwelle und Kurbelwellenhauptlagern körperschallisoliert am Maschinengehäuse abgestützt ist.
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Bei den herkömmlichen Befestigungsanordnungen beeinflussen sich die Befestigungen des Lagerelements und des Zylinderkopfes am Kurbelgehäuse gegenseitig. Hierdurch kann beispielsweise für beide Befestigungen lediglich die gleiche Vorspannkraft vorgesehen werden. Daraus können unerwünschte Zwänge hinsichtlich der Konstruktion, beispielsweise hinsichtlich des Materialbedarfs und insbesondere hinsichtlich des Gewichts der jeweiligen Bauteile resultieren.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Befestigungsanordnung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass derartige Zwänge vermieden werden können.
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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.
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Um eine Befestigungsanordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, mittels welcher sich eine besonders bedarfsgerechte Gestaltung der Bauteile, insbesondere des Zylinderkopfes und/oder des Kurbelgehäuses und/oder des wenigstens einen Lagerelements realisieren und die eingangs genannten Zwänge vermeiden lassen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das einerseits am Zylinderkopf zumindest mittelbar abgestützte, erste Schraubelement eine erste Durchgangsöffnung des Kurbelgehäuses durchdringt und andererseits über sein erstes Gewinde und über ein korrespondierendes, drittes Gewinde eines zumindest mittelbar am Kurbelgehäuse gehaltenen und vom Kurbelgehäuse separat ausgebildeten, dritten Schraubelements mit diesem verschraubt ist. Darüber hinaus ist es vorgesehen, dass das einerseits am Lagerelement zumindest mittelbar abgestützte, zweite Schraubelement eine zweite Durchgangsöffnung des Kurbelgehäuses durchdringt und andererseits über sein zweites Gewinde und über ein korrespondierendes, viertes Gewinde eines zumindest mittelbar am Kurbelgehäuse gehaltenen und vom Kurbelgehäuse und vom dritten Schraubelement separat ausgebildeten, vierten Schraubelements mit diesem verschraubt ist.
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Infolge der Verwendung des dritten Schraubelements zum Befestigen des Zylinderkopfes und des vom Kurbelgehäuse und vom dritten Schraubelement separat ausgebildeten, vierten Schraubelements zum Befestigen des Lagerelements am Kurbelgehäuse kann eine von der Befestigung des Lagerelements am Kurbelgehäuse im Wesentlichen unabhängige Befestigung des Zylinderkopfes am Kurbelgehäuse realisiert werden und umgekehrt. Mit anderen Worten ist es möglich, zum Befestigen des Zylinderkopfes am Kurbelgehäuse eine erste Vorspannkraft für das erste Schraubelement vorzusehen und zum Befestigen des Lagerelements am Kurbelgehäuse für das zweite Schraubelement eine von der ersten Vorspannkraft unterschiedliche, d. h. größere oder geringere Vorspannkraft vorzusehen. Eine gegenseitige Beeinflussung der Vorspannkräfte kann vermieden werden. Hierdurch ist es möglich, die Bauteile, insbesondere den Zylinderkopf und/oder das Kurbelgehäuse und/oder das Lagerelement und/oder das jeweilige Schraubelement besonders bedarfsgerecht und beispielsweise einerseits so stabil wie nötig und andererseits jedoch hinsichtlich des jeweiligen Gewichts so leicht wie möglich auszugestalten. Dadurch kann eine gewichts- und kostengünstige Herstellung der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine insgesamt realisiert werden.
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Darüber hinaus ist eine besonders einfache Montage des Zylinderkopfes und des wenigstens einen Lagerelements am Kurbelgehäuse möglich, da diese mittels des dritten Schraubelements bzw. des vierten Schraubelements im Wesentlichen voneinander unabhängig montiert werden können.
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Vorzugsweise sind die erste Durchgangsöffnung und/oder die zweite Durchgangsöffnung des Kurbelgehäuses gewindelos oder gewindefrei ausgebildet. Mit anderen Worten kann die Ausgestaltung von Gewinden am Kurbelgehäuse und eine damit einhergehende Schwächung desselbigen vermieden werden, da die Schraubelemente nicht mit dem Kurbelgehäuse verschraubt, insbesondere in dieses eingeschraubt, sind, sondern lediglich die gewindelosen Durchgangsöffnungen durchdringen und über das dritte Schraubelement bzw. das vierte Schraubelement am Kurbelgehäuse abgestützt sind.
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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 der Figur 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.
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Die Zeichnung zeigt in der einzigen Figur ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht einer Befestigungsanordnung von Lagerelementen und eines Zylinderkopfes an einem Kurbelgehäuse einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, wobei zum Befestigen des Zylinderkopfes und zum Befestigen eines der Lagerelemente an dem Kurbelgehäuse jeweilige Schraubelemente verwendet werden, welche jeweilige, gewindelose Durchgangsöffnungen des Kurbelgehäuses durchdringen und über jeweilige, voneinander separat ausgebildete, weitere Schraubelemente in Form von Muttern an dem Kurbelgehäuse abgestützt sind.
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Die Figur zeigt eine Befestigungsanordnung 10 eines in der Figur nur ausschnittsweise dargestellten Zylinderkopfes 12 und zweier Lagerelemente 14, 16 an einem Kurbelgehäuse 18 einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen. Dabei dient die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine beispielsweise zum Antreiben des Kraftwagens. Die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine umfasst eine in der Figur nicht dargestellte Kurbelwelle. Die Lagerelemente 14, 16 dienen dabei zur Lagerung der Kurbelwelle an dem Kurbelgehäuse 18. Die Kurbelwelle kann sich dabei in ihrem an dem Kurbelgehäuse 18 gelagerten Zustand um eine Drehachse 20 relativ zum Kurbelgehäuse 18 drehen.
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Durch das in Hochrichtung der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine obere, erste Lagerelement 14 ist eine Lageraufnahme 22 teilweise und vorliegend zur Hälfte begrenzt. Durch das untere, zweite Lagerelement 16 ist die Lageraufnahme 22 teilweise und vorliegend zur Hälfte begrenzt, so dass die Lageraufnahme 22 unter Verbindung der Lagerelemente 14, 16 miteinander vollständig ausgebildet ist.
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Die Lageraufnahme 22 wird üblicherweise auch als Lagerbohrung oder als Bohrung bezeichnet. Im über die Lagerelemente 14, 16 am Kurbelgehäuse 18 gelagerten Zustand durchdringt die Kurbelwelle die Lageraufnahme 22 und ist beispielsweise über wenigstens ein Lagerteil an den Lagerelementen 14, 16 abgestützt. Bei diesem Lagerteil kann es sich um ein Gleitlagerelement, insbesondere um Gleitlagerschalen, handeln. Alternativ ist das Lagerteil ein Wälzlagerelement, mittels welchem die Kurbelwelle besonders reibungsarm am Kurbelgehäuse 18 wälzgelagert ist. Mit anderen Worten kann das zuvor und im Folgenden Geschilderte ohne weiteres auf eine Gleitlagerung und auf eine Wälzlagerung der Kurbelwelle am Kurbelgehäuse 18 übertragen werden.
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Durch diese Lagerung der Kurbelwelle über die Lagerelemente 14, 16 am Kurbelgehäuse 18 ist es vorteilhafterweise möglich, das Kurbelgehäuse 18 und die Lagerelemente 14, 16 aus voneinander unterschiedlichen Werkstoffen herzustellen. So ist es beispielsweise möglich, die Lagerelemente 14, 16 jeweils aus einem Stahl und somit besonders steif und fest auszubilden, während das Kurbelgehäuse 18 aus einem Leichtmetall, insbesondere einer Leichtmetalllegierung, wie beispielsweise Aluminium bzw. einer Aluminium-Legierung, hergestellt sein kann. Dadurch kann das Gewicht der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine gering gehalten werden. Gleichzeitig ist eine feste, stabile und verschleißarme Lagerung an den gegenüber dem Kurbelgehäuse 18 festeren Lagerelementen 14, 16 realisierbar. Die Lagerelemente 14, 16 können als mechanisch geteilte, bruchgetrennte Lagerelemente oder einteilig ausgeführt sein.
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Zur Befestigung des Zylinderkopfes 12 am Kurbelgehäuse 18 ist wenigstens ein erstes Schraubelement in Form einer Schraube 24 vorgesehen, welche auch als Zylinderkopfschraube bezeichnet wird. Die Schraube 24 ist dabei einerseits, d. h. auf einer ersten Seite 26 des Zylinderkopfes 12 und des Kurbelgehäuses 18, zumindest mittelbar am Zylinderkopf 12 abgestützt. Vorliegend weist die Schraube 24 einen Schraubenkopf 28 auf, über den die Schraube 24 zumindest mittelbar am Zylinderkopf 12 abgestützt ist. Vorliegend liegt der Schraubenkopf 28 direkt am Zylinderkopf 12 an. Dies bedeutet, dass der Schraubenkopf 28 den Zylinderkopf 12 berührt, wodurch die Schraube 24 am Zylinderkopf 12 direkt abgestützt ist.
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Das erste Schraubelement in Form der Schraube 24 durchdringt eine korrespondierende, erste Durchgangsöffnung 30 des Kurbelgehäuses 18 und weist ein erstes Gewinde in Form eines ersten Außengewindes 31 auf. Ferner ist die Schraube 24 andererseits, d. h. auf einer der ersten Seite 26 abgewandten, zweiten Seite 32 des Zylinderkopfes 12 und des Kurbelgehäuses 18 über das erste Außengewinde 31 und über ein erstes Innengewinde 34 eines Schraubelements in Form einer ersten Mutter 36 mit der ersten Mutter 36 verschraubt, wobei die erste Mutter 36 zumindest mittelbar am Kurbelgehäuse 18 gehalten ist. Vorliegend ist die erste Mutter 36 auf der zweiten Seite 32 am Kurbelgehäuse 18 direkt abgestützt, wobei auch eine mittelbare Abstützung denkbar ist.
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Der Zylinderkopf 12 ist somit mittels der Schraube 24 und der ersten Mutter 36 mit dem Kurbelgehäuse 18 verspannt, wobei die Durchgangsöffnung 30 gewindefrei oder gewindelos ausgestaltet ist. Dies bedeutet, dass die Durchgangsöffnung 30 kein Innengewinde aufweist. Dadurch können aus der Herstellung des Gewindes resultierende Schwächungen des Kurbelgehäuses 18 vermieden werden.
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Zur Befestigung des Lagerelements 14 am Kurbelgehäuse 18 ist ein Schraubelement vorliegend in Form einer Gewindestange 38 vorgesehen. Die Gewindestange 38 weist ein Gewinde in Form eines zweiten Außengewindes 40 auf. Die einerseits am Lagerelement zumindest mittelbar abgestützte Gewindestange 38 durchdringt eine zweite Durchgangsöffnung 42 des Kurbelgehäuses und ist andererseits über das zweite Außengewinde 40 und über ein mit dem Außengewinde 40 korrespondierendes, zweites Innengewinde 44 eines Schraubelements in Form einer zweiten Mutter 46 mit dieser verschraubt, wobei die zweite Mutter 46 zumindest mittelbar am Kurbelgehäuse 18 gehalten ist. Die Gewindestange 38 ist dabei auf einer dritten Seite 48 zumindest mittelbar an dem Lagerelement 14 abgestützt und auf einer der dritten Seite 48 abgewandten, vierten Seite 50 des Kurbelgehäuses 18 mit der zweiten Mutter 46 verschraubt. Dabei ist die Mutter 46 auf der vierten Seite 50 direkt, d. h. unter Berührung des Kurbelgehäuses 18, am Kurbelgehäuse 18 abgestützt, wobei auch eine mittelbare Abstützung denkbar ist.
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Wie aus der Figur erkennbar ist, sind die Muttern 36, 46 separat voneinander sowie jeweils separat vom Kurbelgehäuse 18, vom Zylinderkopf 12 und von den Lagerelementen 14, 16 ausgebildet.
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Auf der dritten Seite 48 ist die Gewindestange 38 durch zumindest teilweises Einschrauben der Gewindestange 38 in das Lagerelement 14 an diesem abgestützt. Mit anderen Worten weist das Lagerelement 14 eine vorliegend als Durchgangsöffnung ausgebildete Aufnahmeöffnung 52 auf, welche mit einem dritten Innengewinde 54 versehen ist. Dabei ist die Gewindestange 38 über ihr Außengewinde 40 in das mit dem Außengewinde 40 korrespondierende Innengewinde 54 eingeschraubt und dadurch mit dem Lagerelement 14 verschraubt, so dass die Gewindestange 38 am Lagerelement 14 abgestützt ist.
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Das Lagerelement 14 ist somit unter Verwendung der Gewindestange 38 und der Mutter 46 mit dem Kurbelgehäuse 18 verspannt, so dass die Durchgangsöffnung 42 des Kurbelgehäuses 18 gewindefrei bzw. gewindelos ausgebildet werden kann. Auch hierdurch können Schwächungen des Kurbelgehäuses 18 vermieden werden. Somit ist es also möglich, das Kurbelgehäuse 18 insgesamt gewindelos bzw. gewindefrei auszubilden und Schwächungen des Kurbelgehäuses 18 zu vermeiden. Das Kurbelgehäuse 18 kann somit mit einem nur geringen Materialaufwand hergestellt werden, so dass ein besonders geringes Gewicht des Kurbelgehäuses 18 und somit der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine insgesamt realisierbar ist.
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Die Gewindestange 38 kann vor der Befestigung des Lagerelements 14 am Kurbelgehäuse 18 zunächst in das Lagerelement 14 eingeschraubt werden, so dass die Gewindestange 38 dadurch zunächst am Lagerelement 14 vormontiert werden kann. In diesem vormontierten Zustand kann die Gewindestange 38 durch die Durchgangsöffnungen 42 hindurchgesteckt werden. Anschließend wird auf einfache, zeit- und kostengünstige Weise die Mutter 46 auf die Gewindestange 38 aufgeschraubt, so dass das Lagerelement 14 auf einfache und kostengünstige Weise am Kurbelgehäuse 18 montiert werden kann.
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Das Kurbelgehäuse 18 kann auch deswegen besonders kostengünstig hergestellt werden, da kostengünstige Produktionsanlagen zum Herstellen des Kurbelgehäuses 18 verwendet werden können. Darüber hinaus kann die Anzahl an Fertigungsschritten zum Herstellen des Kurbelgehäuses 18 gering gehalten werden, da Fertigungsschritte zum Ausbilden von jeweiligen Gewinden des Kurbelgehäuses 18 nicht erforderlich sind.
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Durch die Verwendung der voneinander separat ausgebildeten Muttern 36, 46 zum Befestigen des Zylinderkopfes 12 bzw. des Kurbelgehäuses 18 kann auch eine gegenseitige Beeinflussung der Befestigung des Zylinderkopfes 12 und des Lagerelements 14 am Kurbelgehäuse 18 vermieden werden. Mit anderen Worten ist es möglich, voneinander unterschiedliche Vorspannkräfte für die Schraube 24 und für die Gewindestange 38 vorzusehen, so dass die jeweiligen Vorspannkräfte besonders bedarfsgerecht ausgebildet werden können.
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Zur Befestigung des Lagerelements 16 am Kurbelgehäuse 18 ist es vorgesehen, das Lagerelement 16 unter Vermittlung des Lagerelements 14 am Kurbelgehäuse 18 zu befestigen. Zum Befestigen des Lagerelements 16 am Lagerelement 14 wird wenigstens ein weiteres Schraubelement in Form einer Schraube 56 verwendet, welche ein Außengewinde 58 und einen Schraubenkopf 60 aufweist. Die Schraube 56 ist einerseits, d. h. auf einer dem Lagerelement 14 abgewandten, ersten Seite 62 zumindest mittelbar am Lagerelement 16 abgestützt. Vorliegend ist die Schraube 56 über ihren Schraubenkopf 60 auf der Seite 62 am Lagerelement 16 direkt abgestützt, wobei der Schraubenkopf 60 das Lagerelement 16 berührt. Eine demgegenüber mittelbare Abstützung ist jedoch ebenfalls denkbar.
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Auf einer der Seite 62 abgewandten und dem Lagerelement 14 zugewandten Seite 64 des Lagerelements 16 ist die Schraube 56 über ihr Außengewinde 58 in das korrespondierende Innengewinde 54 der Aufnahmeöffnung 52 des Lagerelements 14 eingeschraubt. Dabei durchdringt die Schraube 56 eine Durchgangsöffnung 66 des Lagerelements 16. Vorzugsweise ist auch die Durchgangsöffnung 66 gewindelos bzw. gewindefrei ausgebildet, so dass eine besonders zeit- und kostengünstige Herstellung des Lagerelements 16 realisierbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Befestigungsanordnung
- 12
- Zylinderkopf
- 14
- Lagerelement
- 16
- Lagerelement
- 18
- Kurbelgehäuse
- 20
- Drehachse
- 22
- Lageraufnahme
- 24
- Schraube
- 26
- Seite
- 28
- Schraubenkopf
- 30
- Durchgangsöffnung
- 31
- Außengewinde
- 32
- Seite
- 34
- Innengewinde
- 36
- Mutter
- 38
- Gewindestange
- 40
- Außengewinde
- 42
- Durchgangsöffnung
- 44
- Innengewinde
- 46
- Mutter
- 48
- Seite
- 50
- Seite
- 52
- Aufnahmeöffnung
- 54
- Innengewinde
- 56
- Schraube
- 58
- Außengewinde
- 60
- Schraubenkopf
- 62
- Seite
- 64
- Seite
- 66
- Durchgangsöffnung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19949928 A1 [0002]
- DE 2839885 A1 [0003]
- DE 3120275 A1 [0004]
