DE102016123509A1

DE102016123509A1 - Kraftmaschinenblock mit ausgespartem Hauptlagerdeckel

Info

Publication number: DE102016123509A1
Application number: DE102016123509.1A
Authority: DE
Inventors: Mikhail Ejakov
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-12-22
Filing date: 2016-12-06
Publication date: 2017-06-22
Also published as: US20170175817A1; US10598225B2; CN106907263B; CN106907263A

Abstract

Es werden Systeme für eine Kraftmaschinenblockanordnung, die einen Zylinderblock, Lagerdeckel und Kurbelwellenhauptlager umfasst, bereitgestellt. In einem Beispiel kann eine Kraftmaschinenblockanordnung einen Zylinderblock, einen Lagerdeckel, der an den Zylinderblock geschraubt ist, umfassen, wobei der Lagerdeckel Folgendes umfasst: eine erste Aussparung, die in einer ersten Oberfläche enthalten ist, eine zweite Aussparung, die in einer zweiten Oberfläche, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, enthalten ist, und eine Druckfläche, die mit einem Kurbelwellenlager in Verbindung steht, wobei eine Starrheit der Druckfläche entlang eines axialen Profils der Druckfläche wegen der ersten und der zweiten Aussparung variieren kann. Wenn die Lagerdeckel an den Zylinderblock geschraubt werden, kann sich die Druckfläche wegen ihrer veränderlichen Starrheit biegen und somit in einem axialen Profil des Kurbelwellenlagers eine Biegung zu einer stärker konvexen Form erzeugen.

Description

Gebiet
Die vorliegende Beschreibung bezieht sich allgemein auf eine Kraftmaschinenblockanordnung für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine.
Hintergrund/Zusammenfassung
In Kraftmaschinenblockanordnungen wandelt eine Kurbelwelle eine Translationsbewegung eines oder mehrerer Kolben in eine Drehbewegung um, um ein Straßenfahrzeug vorzutreiben. Die Kurbelwelle ist zwischen Druckflächen eines Zylinderblocks gehalten und gestützt, der Verbrennungskammern und Hauptlagerdeckel umfasst. Genauer können die Hauptlagerdeckel an den Zylinderblock geschraubt sein, um die Kurbelwelle zu halten und zu stützen. Zwischen den Druckflächen und der Kurbelwelle können Lager positioniert sein, wobei sie geschmiert werden können, um die Drehung der Kurbelwelle zu ermöglichen. Die Hauptlagerzapfen der Kurbelwelle können direkt mit den Lagern in Verbindung stehen. Durch die Umfangs- und/oder Axialprofile der Kurbelwelle und der Hauptlager können die Kraftmaschinenleistungsfähigkeit und die Langzeitverschlechterung beeinflusst werden. Um die Kraftmaschinenleistungsfähigkeit zu erhöhen und die Langzeitverschlechterung von Kraftmaschinenkomponenten zu verringern, können die Kurbelwelle und/oder die Lager bearbeitet werden, um ein gewünschtes Axialprofil zu erzielen.
Allerdings haben die Erfinder potentielle Probleme bei solchen Systemen erkannt. Genauer kann die Bearbeitung der Kurbelwelle und/oder der Lager zeitaufwendig sein, teuer sein und sehr niedrigen Fehlertoleranzen unterliegen. Ferner kann die Bearbeitung der Kurbelwelle und/oder der Lager inkonsistent sein.
Als ein Beispiel können die oben beschriebenen Probleme gelöst werden durch eine Kraftmaschinenblockanordnung, die einen Zylinderblock und einen Lagerdeckel, der an den Zylinderblock geschraubt ist, umfasst, wobei der Lagerdeckel eine erste Aussparung, die in einer ersten Oberfläche enthalten ist, eine zweite Aussparung, die in einer zweiten Oberfläche, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, enthalten ist, und eine Druckfläche, die mit einem Kurbelwellenlager in Verbindung steht, umfasst, wobei eine Starrheit der Druckfläche entlang eines axialen Profils der Druckfläche wegen der ersten und der zweiten Aussparung variiert.
Die Starrheit der Druckfläche kann näher bei einer Mittelachse des Lagerdeckels größer als an den Rändern der Druckfläche sein. Somit kann sich die Druckfläche zu einem stärker konvexen axialen Profil biegen, wenn der Lagerdeckel an den Zylinderblock geschraubt wird. Ferner kann die Druckfläche eine Druckkraft auf das Kurbelwellenlager ausüben, wenn der Lagerdeckel an den Zylinderblock geschraubt wird. Allerdings kann die Druckkraft wegen der Biegung der Druckfläche entlang eines axialen Profils des Lagers variieren, wobei die Druckkraft näher einer Mittelachse des Kurbelwellenlagers höher sein kann. Somit kann sich das Lager in der Weise biegen, dass eine Konvexität des axialen Profils des Lagers erhöht wird. Somit kann eine Bearbeitung der Kurbelwelle und/oder des Lagers verringert werden und können somit die Kosten der Kraftmaschinenblockanordnung verringert werden. Ferner kann die Zeitdauer zum Herstellen der Kraftmaschinenblockanordnung verringert werden.
In einem anderen Beispiel kann ein Kurbelwellen-Hauptlagerdeckel eine erste Aussparung, die in einer vorderen Oberfläche des Lagerdeckels enthalten ist, eine zweite Aussparung, die in einer hinteren Oberfläche, die der vorderen Oberfläche gegenüberliegt, enthalten ist, eine halbkreisförmige Druckfläche zum Halten einer Kurbelwelle, wobei eine Biegsamkeit der Druckfläche entlang eines axialen Profils der Druckfläche variieren kann, und ein Drucklager, das dafür ausgelegt ist, mit der Druckfläche und mit einem Hauptlagerzapfen der Kurbelwelle in Verbindung zu stehen, umfassen.
In einem abermals anderen Beispiel kann eine Kraftmaschinenblockanordnung einen Zylinderblock, eine Kurbelwelle, einen Lagerdeckel, der an den Zylinderblock geschraubt ist, wobei der Lagerdeckel eine erste Aussparung, die von einer ersten, vorderen Oberfläche des Lagerdeckels nach innen verläuft, eine zweite Aussparung, die von einer zweiten Oberfläche, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, nach innen verläuft und eine Druckfläche, wobei eine mechanische Festigkeit der Druckfläche näher einer Mittelachse der Druckfläche höher ist, umfasst, und ein Kurbelwellenlager, das zwischen der Kurbelwelle und dem Lagerdeckel positioniert ist, und wobei eine erste Oberfläche des Lagers mit der Druckfläche in Verbindung stehen kann und wobei eine zweite, gegenüberliegende Oberfläche des Lagers mit einem Hauptlagerzapfen der Kurbelwelle in Verbindung stehen kann, umfassen.
Auf diese Weise können die Kosten und die Zeitdauer zur Herstellung einer Kraftmaschinen-Zylinderblockanordnung verringert werden. Ferner kann die Konsistenz einer Form eines Hauptlagers des Kraftmaschinenzylinderblocks erhöht werden. Dadurch, dass Aussparungen an den Hauptlagerdeckeln der Zylinderblockanordnung aufgenommen sind, kann die Druckkraft, die auf die Lagerdeckel ausgeübt wird, wenn die Lagerdeckel an den Zylinderblock geschraubt werden, entlang eines axialen Profils der Lager variieren. Somit kann ein axiales Profil der Lager erzielt werden, wenn die Lagerdeckel an den Zylinderblock geschraubt werden, so dass eine teure und zeitaufwendige Bearbeitung der Lager und/oder der Kurbelwelle verringert und/oder beseitigt werden kann.
Selbstverständlich ist die obige Zusammenfassung gegeben worden, um eine Auswahl von Konzepten, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben sind, in vereinfachter Form einzuführen. Sie soll keine Hauptmerkmale oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstands identifizieren, dessen Schutzumfang eindeutig durch die auf die ausführliche Beschreibung folgenden Ansprüche definiert ist. Darüber hinaus ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen, die irgendwelche oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung erwähnten Nachteile lösen, beschränkt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine seitliche perspektivische Explosionsdarstellung einer beispielhaften Zylinderblockanordnung, die ein Hauptlager und einen Hauptlagerdeckel enthält.
2A zeigt eine Explosionsquerschnittsansicht der in 1 gezeigten Zylinderblockanordnung.
2B zeigt eine Querschnittsansicht der in 1 gezeigten Zylinderblockanordnung zusammengebaut.
3 zeigt eine Stirnansicht des in 1–2B gezeigten Hauptlagerdeckels.
4 zeigt eine Querschnittsansicht des in 1–3 gezeigten Hauptlagerdeckels.
5 zeigt eine perspektivische Seitenansicht des in 1–4 gezeigten Hauptlagers.
6 zeigt eine Querschnittsansicht des Hauptlagers und der Lagerdeckel, die in
1–5 gezeigt sind.
7 zeigt eine Querschnittsansicht des Hauptlagers und der Lagerdeckel nach dem Zusammenbau des Zylinderblocks.
1–7 sind näherungsweise maßstabsgerecht gezeichnet. Allerdings sollte gewürdigt werden, dass andere relative Dimensionen verwendet werden können. Ferner können die Zeichnungen Komponenten zeigen, die sich direkt oder indirekt berühren und die direkt oder indirekt in Kontakt miteinander sind und/oder die direkt oder indirekt aneinander angrenzen, obwohl solche Positionsbeziehungen auf Wunsch geändert werden können. Ferner können die Zeichnungen Komponenten zeigen, die ohne dazwischenliegende Komponenten voneinander beabstandet sind, obwohl solche Beziehungen auf Wunsch wieder geändert werden können.
Ausführliche Beschreibung
Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zum Zusammenbauen einer Kraftmaschinen-Zylinderblockanordnung. Wie in dem Beispiel aus 1–2B gezeigt ist, kann eine Zylinderblockanordnung einen Zylinderblock mit mehreren Verbrennungskammern, Hauptlagerdeckel zum Halten einer Kurbelwelle und Lager, um die Drehung der Kurbelwelle relativ zu dem Zylinderblock und zu den Hauptlagerdeckeln zu ermöglichen, enthalten. Um die Langzeitkraftmaschinenleistungsfähigkeit zu erhöhen und die Verschlechterung der Zylinderblockanordnung zu verringern, kann ein axiales Profil der Lager so geformt sein, dass es geringfügig konvex ist. Allerdings kann die Bearbeitung eines oder mehrerer der Lager oder der Kurbelwelle, um ein konvexes axiales Profil zu erzielen, teuer und/oder zeitaufwendig sein.
Wie in 3–4 und 6–7 gezeigt ist, können somit auf gegenüberliegenden Seiten der Lagerdeckel Aussparungen enthalten sein, so dass eine Druckkraft, die auf die Lager ausgeübt wird, wenn die Lagerdeckel auf den Zylinderblock geschraubt werden, über das axiale Profil der Lager unterschiedlich verteilt wird. Wegen der unterschiedlichen Kraft, die über das axiale Profil der Lager ausgeübt wird, können sich die Lager natürlich verformen, um ein konvexes axiales Profil aufzuweisen, wenn die Hauptlagerdeckel an den Zylinderblock geschraubt werden. Ein Beispiel der Hauptlager, bevor die Lagerdeckel an den Zylinderblock geschraubt werden, ist in 5 gezeigt und ein Beispiel der Hauptlager, nachdem die Lagerdeckel an den Zylinderblock geschraubt worden sind, ist in 7 gezeigt. Somit kann durch Aufnahme der Aussparungen an den Lagerdeckeln die gewünschte konvexe Form der Lager erzielt werden, wenn die Lagerdeckel an den Zylinderblock geschraubt werden, und können somit die Kosten und die Zeitdauer zum Zusammenbauen der Zylinderblockanordnung verringert werden.
Die 1–7 zeigen beispielhafte Konfigurationen einer Zylinderblockanordnung mit der relativen Positionierung verschiedener Komponenten der Zylinderblockanordnung. Falls solche Komponenten als einander direkt berührend oder direkt gekoppelt gezeigt sind, können sie wenigstens in einem Beispiel als direkt berührend bzw. direkt gekoppelt bezeichnet werden. Ähnlich können Komponenten, die als zusammenhängend oder aneinander angrenzend gezeigt sind, wenigstens in einem Beispiel zusammenhängend bzw. aneinander angrenzend sein. Als ein Beispiel können Komponenten, die mit gemeinsamen Flächen in Kontakt zueinander liegen, als mit gemeinsamen Flächen in Kontakt zueinander oder in physikalischem Kontakt zueinander bezeichnet werden. Als ein anderes Beispiel können Elemente, die mit nur einem Zwischenraum und keinen anderen Komponenten dazwischen voneinander beabstandet positioniert sind, wenigstens in einem Beispiel so bezeichnet werden. Als ein abermals anderes Beispiel können Elemente, die übereinander/untereinander, auf einander gegenüberliegenden Seiten oder links/rechts voneinander gezeigt sind, als auf diese Weise relativ zueinander bezeichnet werden. Ferner kann, wie in den Figuren gezeigt ist, wenigstens in einem Beispiel ein oberstes Element oder ein oberster Punkt eines Elements als "Oberstes" der Komponente bezeichnet werden und kann ein unterstes Element oder ein unterster Punkt eines Elements als "Unterstes" der Komponente bezeichnet werden. Wie es hier verwendet ist, können Oberstes/Unterstes, oberer/unterer, über/unter relativ zu einer vertikalen Achse der Figuren sein und zur Beschreibung der Positionierung von Elementen der Figuren relativ zueinander verwendet sein. Somit können Elemente, die über anderen Elementen gezeigt sind, in einem Beispiel vertikal über den anderen Elementen positioniert sein. Als ein abermals anderes Beispiel können Formen der Elemente, die in den Figuren gezeigt sind, so bezeichnet werden, dass sie diese Formen aufweisen (wie etwa z. B. kreisförmig, gerade, planar, gekrümmt, abgerundet, abgefast, angewinkelt oder dergleichen sind). Ferner können Elemente, die als sich schneidend gezeigt sind, wenigstens in einem Beispiel als sich schneidende Elemente oder einander schneidend bezeichnet werden. Nochmals weiter kann ein Element, das in einem anderen Element gezeigt ist oder das außerhalb eines anderen Elements gezeigt ist, in einem Beispiel so bezeichnet werden.
In 1 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer beispielhaften Zylinderblockanordnung 2 gezeigt. Wie gezeigt ist, enthält die Zylinderblockanordnung 2 einen Zylinderblock 4, der vertikal über dem Strukturrahmen 6 positioniert ist. Die Pumpe 12 und die Ölwanne 14 können vertikal unter dem Strukturrahmen 6 positioniert sein. Als Hilfe bei der Beschreibung der relativen Positionierung von Komponenten der Zylinderblockanordnung 2 ist ein Achsensystem 101 enthalten. Das Achsensystem 101 enthält eine Längsachse, eine Querachse und eine vertikale Achse. Die Längsachse, die horizontale Achse und die vertikale Achse können zueinander orthogonal sein und somit ein dreidimensionales Koordinatensystem definieren. Eine "Länge" von Komponenten der Anordnung 2 kann zur Beschreibung der physikalischen Ausdehnung von Komponenten der Anordnung 2 entlang der Längsachse verwendet sein. Ferner kann eine "Breite" von Komponenten der Anordnung 2 zur Beschreibung der physikalischen Ausdehnung von Komponenten der Anordnung 2 entlang der Querachse verwendet sein. Ähnlich kann eine "Höhe" von Komponenten der Anordnung 2 zur Beschreibung der physikalischen Ausdehnung von Komponenten der Anordnung 2 entlang der vertikalen Achse verwendet sein. Obwohl die Zylinderblockanordnung 2 in 1 in einer beispielhaften Orientierung gezeigt ist, sollte gewürdigt werden, dass sie in anderen Orientierungen positioniert sein kann, wenn sie in einem Fahrzeug enthalten ist.
Ferner enthält der Zylinderblock 4 mehrere Kurbelwellenstützen 100, die auf einer Unterseite (z. B. auf der vertikalen Unterseite des Zylinderblocks 4 in Bezug auf den Boden, wenn sie in einem Straßenfahrzeug gekoppelt sind) des Zylinderblocks 4 positioniert sind und dafür konfiguriert sind, eine Kurbelwelle (z. B. die anhand von 2A und 2B im Folgenden gezeigte Kurbelwelle 240) strukturell zu stützen. In einigen Beispielen kann der Zylinderblock 4 zwei Kurbelwellenstützen enthalten. Allerdings kann der Zylinderblock 4 in anderen Beispielen mehr oder weniger als zwei Kurbelwellenstützen 100 enthalten. An den Kurbelwellenstützen 100 können ein oder mehrere Lagerdeckel 104 befestigt sein. Genauer kann an jeder der Kurbelwellenstützen 100 über Schrauben ein Lagerdeckel befestigt sein. Die Lagerdeckel 104 sind dafür konfiguriert, ein Kurbelwellenlager (z. B. das erste und das zweite Hauptlager 206 und 208, die in 2A–6 unten gezeigt sind) aufzunehmen. Somit können die Kurbelwellenstützen 100 und die Lagerdeckel 104 miteinander gekoppelt sein, wobei sie im Wesentlichen kreisförmige Öffnungen bilden, die dafür konfiguriert sind, die Kurbelwellenlager und die Kurbelwelle aufzunehmen.
Die Kurbelwellenstützen 100 können jeweils erste Druckflächen 141 enthalten, die mit den Lagern direkt in Verbindung stehen und sie physikalisch berühren. Ähnlich können die zweiten Lagerdeckel 104 zweite Druckflächen 143 enthalten, mit den Lagern direkt in Verbindung stehen und sie physikalisch berühren. Somit können die Lager auf nach innen weisenden Oberflächen der Kurbelwellenstützen 100 und der Lagerdeckel 104 positioniert sein. Die Lager können zwischen die Lagerdeckel 104 und den Zylinderblock 4 gequetscht werden, während die Lagerdeckel 104 an dem Zylinderblock 4 befestigt werden, so dass das Befestigen der Lagerdeckel 104 an dem Zylinderblock 4 als "Lagerquetschen" bezeichnet werden kann. Genauer üben die Lagerdeckel 104 und der Zylinderblock 4 auf die Lager eine vertikale Druckkraft aus, während die Schrauben, die die Lagerdeckel 104 und den Zylinderblock 4 befestigen, angezogen sind. Diese Druckkraft kann kleine Verformungen und/oder ein Quetschen der Lager veranlassen. Somit können die Lager durch die Druckkraft, die auf die Lager durch die Lagerdeckel 104 und/oder durch den Zylinderblock 4 ausgeübt wird, an der richtigen Stelle gehalten sein. Genauer können die zwischen den Druckflächen 141 und 143 und den Lagern wirkenden Reibungskräfte die Bewegung der Lager relativ zu den Deckeln 104 und zu den Kurbelwellenstützen 100 beschränken. Die Kurbelwellenlager können dafür konfiguriert sein, eine Drehung der Kurbelwelle zu ermöglichen. Es wird gewürdigt werden, dass die Kurbelwelle verschiedene Komponenten wie etwa Gegengewichte, Lagerzapfen, Kurbelwellenzapfen usw. enthalten kann. Die Kurbelwellenzapfen können jeweils über eine Pleuelstange mit einem Kolben gekoppelt sein. Auf diese Weise kann die Verbrennung in den Zylindern verwendet werden, um die Kurbelwelle zu drehen.
Die Lagerdeckel 104 können zwei strukturelle Aussparungen oder Taschen 106 enthalten, die in 2A–4 genauer gezeigt sind. Wie anhand von 2A–4 ausführlicher diskutiert wird, können die Aussparungen 106 dafür konfiguriert sein, die auf die Lager ausgeübte Druckkraft über ein axiales Profil der Lager unterschiedlich zu verteilen. Somit kann der Betrag der auf die Lager nach innen ausgeübten Druckkraft wegen der Aufnahme der Taschen 106 innerhalb der Lagerdeckel 104 entlang der Längsachse variieren.
Wie gezeigt ist, können die Aussparungen 106 an den in Längsrichtung gegenüberliegenden Oberflächen der Deckel 104 positioniert sein. Somit kann jeder der Deckel 104 zwei Aussparungen 106 enthalten, die auf gegenüberliegenden Seiten der Deckel 104 angeordnet sind. Somit können die Aussparungen 106 auf einer ersten, vorderen Oberfläche 108 der Lagerdeckel 104 und auf einer zweiten, gegenüberliegenden, hinteren Oberfläche (in 1 nicht gezeigt) positioniert sein. Allerdings können die Aussparungen 106 in anderen Beispielen an einem anderen geeigneten Ort positioniert sein. Nochmals weiter können die Aussparungen 106 in einigen Beispielen eine alternative geometrische Konfiguration und/oder Orientierung, als sie in 1 gezeigt ist, aufweisen.
In einigen Beispielen können die Lagerdeckel 104 getrennt von dem Zylinderblock 4 gebildet sein. Somit können die Lagerdeckel 104 und der Zylinderblock 4 getrennt gegossen werden und daraufhin über Schrauben miteinander gekoppelt werden, wobei die Lager dazwischen gequetscht werden. Allerdings wird gewürdigt werden, dass die Lagerdeckel 104 und der Zylinderblock 4 in anderen Beispielen aus einem zusammenhängenden Materialstück gebildet werden können. Mit anderen Worten, die Kurbelwellenstützen 100 und die Lagerdeckel 104 können über einen einzigen Guss hergestellt werden.
Ferner enthält der Zylinderblock 4 eine vordere Außenwand 110, die der hinteren Außenwand 112 gegenüberliegt. Die vordere Wand 110 und die hintere Wand 112 können Kurbelwellenstützen 100 und Lagerdeckel 104 enthalten, wie sie in dem Beispiel aus 1 gezeigt sind.
Weiter anhand von 1 kann der Zylinderblock 4 mehrere Zylinder 114 enthalten. Genauer kann der Zylinderblock 4 in dem in 1 gezeigten Beispiel sechs Zylinder 114 enthalten. Allerdings kann der Zylinderblock 4 in anderen Beispielen mehr oder weniger als sechs Zylinder 114 enthalten. Die mehreren Zylinder 114 können konzeptionell in eine erste und in eine zweite Zylinderbank (116 und 118) geteilt sein. Die Zylinderbank 118 ist hier anhand von 18 genauer gezeigt. Wie gezeigt ist, kann die Kraftmaschine eine V-Konfiguration aufweisen, in der gegenüberliegende Zylinder in jeder der jeweiligen Zylinderbänke unter einem nicht geraden Winkel in Bezug zueinander positioniert sind. Auf diese Weise sind die Zylinder in einem V angeordnet. Allerdings sind in anderen Beispielen andere Zylinderkonfigurationen möglich. Zwischen der ersten und der zweiten Zylinderbank (116 und 118) in dem Zylinderblock 4 kann eine Vertiefung 120 positioniert sein. Wenn die Zylinderblockanordnung 2 zusammengebaut wird, kann in der Vertiefung ein Ölkühler 60 positioniert werden. Zwischen dem Ölkühler 60 und dem Zylinderblock 4 kann eine Dichtung 119 positioniert sein.
Ferner enthält der Zylinderblock 4 eine erste Zylinderkopf-Eingriffsfläche 122, die auf der Oberseite 123 des Zylinderblocks positioniert ist. Außerdem enthält der Zylinderblock in dem gezeigten Beispiel eine zweite Zylinderkopf-Eingriffsfläche 124. Allerdings kann der Zylinderblock in anderen Beispielen eine einzelne Zylinderkopf-Eingriffsfläche enthalten. Die erste und die zweite Zylinderkopf-Eingriffsfläche (122 und 124) können dafür konfiguriert sein, den Zylinderblock 4 mit einem Zylinderkopf (z. B. mit dem im Folgenden anhand von 2A–2B gezeigten Zylinderkopf 202) zu koppeln. Wenn der Zylinderkopf und der Zylinderblock 4 gekoppelt sind, können die Zylinder 114 Verbrennungskammern bilden, in denen die Verbrennung implementiert werden kann. Außerdem kann zwischen dem Zylinderkopf und der ersten und der zweiten Zylinderkopf-Eingriffsfläche (122 und 124) eine Abdichtung (z. B. eine Dichtung) positioniert sein, um die Zylinder 114 abzudichten.
Ferner enthält der Zylinderblock 4 eine erste Strukturrahmen-Eingriffsfläche 126 und eine zweite Strukturrahmen-Eingriffsfläche 128, die zum Befestigen an zwei entsprechenden Zylinderblockseitenwand-Eingriffsflächen (130 und 132), die in dem hier ausführlicher diskutierten Strukturrahmen 6 enthalten sind, konfiguriert sind. Die zwei Strukturrahmen-Eingriffsflächen (126 und 128) sind auf gegenüberliegenden Seiten des Zylinderblocks 4 positioniert. Wie gezeigt ist, enthalten die Strukturrahmen-Eingriffsflächen (126 und 128) mehrere Befestigungselementöffnungen 134. Die Befestigungselementöffnungen 134 können dafür konfiguriert sein, Befestigungselemente wie etwa Schrauben aufzunehmen, wenn sie mit dem hier anhand von 2A–2B ausführlicher diskutierten Strukturrahmen 6 gekoppelt werden.
Ferner enthält der Zylinderblock 4 eine erste Außenseitenwand 133, die einer zweiten Außenseitenwand 135 gegenüberliegt. Die erste Außenseitenwand 133 verläuft von der ersten Zylinderkopf-Eingriffsfläche 122 zu der ersten Strukturrahmen-Eingriffsfläche 126, die zwischen einer Mittellinie 139 der mehreren Kurbelwellenstützen 100 positioniert ist. Gleichfalls verläuft die zweite Zylinderblock-Außenseitenwand 135 von der zweiten Zylinderkopf-Eingriffsfläche 124 zu den zweiten Strukturrahmen-Eingriffsflächen 128, die zwischen der Mittellinie 139 der mehreren Kurbelwellenstützen 100 positioniert sind. Wie gezeigt ist, sind die Strukturrahmen-Eingriffsflächen (126 und 128) im Wesentlichen planar. Allerdings kann die Strukturrahmen-Eingriffsfläche in anderen Beispielen eine andere geometrische Konfiguration aufweisen. Zum Beispiel kann die Höhe der Strukturrahmen-Eingriffsflächen variieren.
Darüber hinaus enthält der Strukturrahmen 6 eine untere Oberfläche 109 und zwei Außenseitenwände: eine erste Strukturrahmen-Außenseitenwand 136 und eine zweite Strukturrahmen-Außenseitenwand 138. Die erste Strukturrahmen-Außenseitenwand 136 geht von der unteren Oberfläche 109 aus und enthält die erste Zylinderblockseitenwand-Eingriffsfläche 130. Gleichfalls geht die zweite Strukturrahmen-Außenseitenwand 138 von der unteren Oberfläche 109 aus und enthält die zweite Zylinderblockseitenwand-Eingriffsfläche 132. Darüber hinaus erstrecken sich die erste und die zweite Strukturrahmen-Außenseitenwand (136 und 138) über eine Oberseite der Kurbelwellenstützen 100, wenn die Zylinderblockanordnung 2 zusammengebaut ist. Außerdem befindet sich die untere Oberfläche 109 unter den Kurbelwellenstützen 100. Allerdings sind in anderen Beispielen andere Konfigurationen möglich. Zum Beispiel können die erste und die zweite Strukturrahmen-Außenseitenwand (136 und 138) sich nicht über eine Oberseite der Kurbelwellenstützen erstrecken. Wie gezeigt ist, weist der Strukturrahmen eine U-Form auf. Allerdings sind in anderen Beispielen andere Formen möglich. Die Zylinderblockseitenwand-Eingriffsflächen (130 und 132) sind zum Befestigen an den Strukturrahmen-Eingriffsflächen (126 und 128) an dem Zylinderblock 4 konfiguriert und auf gegenüberliegenden Seiten des Strukturrahmens 6 positioniert. In dem gezeigten Beispiel bilden die Zylinderblockseitenwand-Eingriffsflächen (130 und 132) obere Oberflächen des Strukturrahmens. Allerdings sind in anderen Beispielen andere Konfigurationen möglich. Die Zylinderblockseitenwand-Eingriffsflächen (130 und 132) enthalten entlang ihrer Längen mehrere Befestigungselementöffnungen 140. Wie gezeigt ist, sind die Zylinderblockseitenwand-Eingriffsflächen (130 und 132) im Wesentlichen planar und kongruent einer Quer- und eine Längsebene. Allerdings sind in anderen Beispielen alternative geometrische Konfigurationen und Orientierungen möglich. Zum Beispiel kann die vertikale Höhe der Seitenwandeingriffsflächen variieren.
Ferner kann der Strukturrahmen Eingriffsflächen (182 und 184) der vorderen Abdeckung enthalten, die wenigstens entlang eines Abschnitts der Strukturrahmen-Außenseitenwände (136 und 138) verlaufen. Zwischen der ersten Zylinderblockseitenwand-Eingriffsfläche 130 und der ersten Strukturrahmen-Eingriffsfläche 126 kann eine erste Abdichtung 170 positioniert sein. Gleichfalls kann zwischen der zweiten Zylinderblockseitenwand-Eingriffsfläche 132 und der zweiten Strukturrahmen-Eingriffsfläche 128 eine zweite Abdichtung 172 positioniert sein. Die erste und die zweite Abdichtung (170 und 172) können im Wesentlichen luft- und flüssigkeitsdicht sein. Beispielhafte Abdichtungen enthalten eine Dichtung, ein Klebemittel usw., sind darauf aber nicht beschränkt.
Der Strukturrahmen 6 enthält einen Innenabschnitt 142, der an die Kurbelwellenstützen 100 angrenzt, wenn die Zylinderblockanordnung 2 zusammengebaut ist. Der Innenabschnitt 142 enthält Befestigungselementöffnungen 144, die dafür konfiguriert sind, geeignete Befestigungselemente wie etwa Schrauben aufzunehmen. Wie hier ausführlicher diskutiert ist, können die Befestigungselemente durch die Befestigungselementöffnungen 144 in die Lagerdeckel 104 verlaufen.
In einigen Beispielen können der Zylinderblock 4 und der Strukturrahmen 6 aus unterschiedlichen Materialien gebaut sein. Genauer kann der Zylinderblock 4 in einem Beispiel aus einem Material gebaut sein, das ein größeres Festigkeit/Volumen-Verhältnis als der Strukturrahmen 6 aufweist. Allerdings können der Zylinderblock und der Strukturrahmen in anderen Beispielen aus im Wesentlichen gleichen Materialien gebaut sein. Beispielhafte Materialien, die zur Konstruktion des Zylinderblocks verwendet werden können, enthalten Grauguss, verdichteten Grauguss, duktiles Eisen, Aluminium, Magnesium und/oder Kunststoff. Beispielhafte Materialien, die zur Konstruktion des Strukturrahmens verwendet werden können, enthalten Grauguss, verdichteten Grauguss, duktiles Eisen, Aluminium, Magnesium und/oder Kunststoff. In einem bestimmten Beispiel kann der Zylinderblock aus verdichtetem Grauguss gebaut sein und kann der Strukturrahmen aus Aluminium gebaut sein.
Ferner kann die Zylinderblockanordnung 2 eine Ölwanne 14 enthalten, die vertikal unterhalb des Strukturrahmens 6 und des Zylinderblocks 4 positioniert ist. Zusammengebaut kann die Ölpumpe 12 mit einer Ölwanneneingriffsfläche gekoppelt sein, die sich auf einer Unterseite des Strukturrahmens 6 befindet. Darüber hinaus enthält die Ölpumpe 12 die Ölaufnahme 150, die in der Ölwanne 14 positioniert ist, wenn die Zylinderblockanordnung 2 zusammengebaut ist, und einen Auslassanschluss 152, der dafür konfiguriert ist, Öl an einen Öldurchlass in dem Strukturrahmen 6 zu liefern. Auf diese Weise kann die Ölpumpe 12 Öl von der Ölwanne 14 empfangen. Ferner kann die Zylinderblockanordnung 2 einen Ölfilter 10 enthalten. Der Ölfilter kann mit einem Plattenkörperkühler 160 gekoppelt sein. Der Plattenkörperkühler 160 kühlt Kraftmaschinenöl, während es durch die gesamte Kraftmaschine umgewälzt wird.
Ferner kann die Zylinderblockanordnung 2 eine Ölwanne 14 enthalten. Die Ölwanne 14 kann eine dritte Strukturrahmen-Eingriffsfläche 174 enthalten, die Befestigungselementöffnungen 176 zur Aufnahme von Befestigungselementen aufweist. Zwischen der dritten Strukturrahmen-Eingriffsfläche 174 und einer in dem Strukturrahmen 6 enthaltenen Ölwanneneingriffsfläche kann eine Abdichtung 178 positioniert sein.
Ferner kann der Strukturrahmen 6 einen Sensormontagevorsprung 180 zur Aufnahme eines Sensors wie etwa eines Öldrucksensors enthalten. Wie gezeigt ist, ist der Sensormontagevorsprung 180 an der ersten Strukturrahmen-Außenseitenwand 136 positioniert. Allerdings kann der Sensormontagevorsprung in anderen Beispielen an einem anderen geeigneten Ort wie etwa an der zweiten Strukturrahmen-Außenseitenwand 138 positioniert sein.
Die Schnittebene 190 definiert einen Querschnitt der Anordnung 2, der im Folgenden anhand von 2A–4 gezeigt ist. Die Schnittebene 190 kann parallel zu der durch die vertikale Achse und durch die Querachse des Achsensystems definierten Ebene sein.
Nun übergehend zu 2A und 2B zeigen sie Querschnittsansichten der oben in 1 gezeigten Zylinderblockanordnung 2 entlang der (oben in 1 gezeigten) Schnittebene 190. Somit können Komponenten der Anordnung 2, die in 2A und 2B mit ähnlichen Bezugszeichen wie in 1 versehen sind und die bereits in 1 eingeführt und beschrieben worden sind, hier in den Beschreibungen von 2A und 2B nicht erneut eingeführt werden. 2A zeigt eine Explosionsdarstellung des Zylinderblocks 4, der Lagerdeckel 104 und des Strukturrahmens 6. 2B zeigt eine zusammengebaute Ansicht des Zylinderblocks 4, der Lagerdeckel 104 und des Strukturrahmens, die zusammengebaut und miteinander gekoppelt sind.
Zunächst bei Konzentration auf 2A zeigt sie eine Querschnittsexplosionsdarstellung 200 eines Abschnitts der Anordnung 2, der den Strukturrahmen 6, den Zylinderblock 4 und einen der Lagerdeckel 104 enthält. Wie in dem Beispiel aus 2A gezeigt ist, kann ein Zylinderkopf 202 physikalisch mit dem Zylinderblock 4 gekoppelt sein. Genauer kann ein erster Satz von Schrauben 204 den Zylinderkopf 202 an dem Zylinderblock 4 befestigen und die Zylinder 114 fluidtechnisch abdichten. Genauer kann der Zylinderkopf 202 bei der ersten und bei der zweiten Zylinderkopf-Eingriffsfläche 122 und 124 physikalisch mit dem Zylinderblock 4 gekoppelt sein. Somit können die Schrauben 204 durch den Zylinderkopf 202 und in den Zylinderblock 4 verlaufen und den Zylinderkopf 202 an dem Zylinderblock 4 befestigen.
Die Zylinder 144 können jeweils einen (in 2A und 2B nicht gezeigten) Kolben enthalten, wobei die Kolben innerhalb der Zylinder 144 zwischen einer Position des oberen Totpunkts (TDC-Position) und einer Position des unteren Totpunkts (BDC-Position) verschiebbar sind. Die Translationsbewegung der Kolben kann in eine Drehbewegung einer Kurbelwelle 240 umgewandelt werden. Genauer können die Kolben über eine (in 2A und 2B nicht gezeigte) Pleuelstange mit Kurbelwellenlagerzapfen 242 der Kurbelwelle 240 gekoppelt sein. Die Kurbelwellenlagerzapfen 242 und die Gegengewichte 244 der Kurbelwelle 240 können sich um die Kurbelwellen-Hauptlagerzapfen 246 drehen, während sich die Kurbelwelle 240 dreht.
Wie oben anhand von 1 beschrieben wurde, kann die Kurbelwelle 240 zwischen dem Zylinderblock 4 und den Lagerdeckeln 104 gestützt und gehalten sein. Zwischen der ersten und der zweiten Druckfläche 141 bzw. 143 und den Kurbelwellen-Hauptlagerzapfen 246 der Kurbelwelle 240 können ein oder mehrere Lager enthalten sein. Genauer kann ein erstes, oberes Hauptlager 206 zwischen der Kurbelwelle 240 und der ersten Druckfläche 141 der Kurbelwellenstützen 100 des Zylinderblocks 4 positioniert sein. Ferner kann ein zweites, unteres Hauptlager 208 zwischen der Kurbelwelle 240 und den zweiten Druckflächen 143 der Lagerdeckel 104 positioniert sein. Allerdings sollte gewürdigt werden, dass die Lager in einigen Beispielen ein einziges Teil umfassen können und nicht zwei verschiedene, ein oberes und ein unteres Lager, umfassen können. Somit können das zweite, untere Hauptlager 208 und das erste, obere Hauptlager 206 in einigen Beispielen zusammen gegossen werden, um ein einzelnes, ununterbrochenes Lager zu bilden. Obwohl in 2A und 2B ein erstes, oberes Hauptlager 206 und ein zweites, unteres Hauptlager 208 gezeigt sind, sollte gewürdigt werden, dass sowohl das erste, obere Hauptlager 206 als auch das zweite, untere Hauptlager 208 zwischen jedem der Lagerdeckel 104 und jeder der Kurbelwellenstützen 100 enthalten sein kann.
Die Lager 206 und 208 können näherungsweise genauso oder ähnlich geformt und bemessen sein. Allerdings können die Lager 206 und 208 in einigen Beispielen unterschiedlich geformt und/oder bemessen sein. Wie in dem Beispiel aus 2A und 2B gezeigt ist, können die Lager 206 und 208 als halbkreisförmige Schalen geformt sein, die eine halbkreisförmige Innen- und Außenoberfläche aufweisen. Somit können die Lager 206 und 208 einen Kreisscheibenbogen definieren, wobei der Bogen durch einen Zentriwinkel von näherungsweise 180 Grad definiert ist. Somit kann das erste Hauptlager 206 eine erste, äußere Oberfläche 207 und eine zweite, innere Oberfläche 209 enthalten. Die zweite, innere Oberfläche 209 kann konzentrisch innerhalb der ersten, äußeren Oberfläche 207 positioniert sein. Somit kann die Bogenlänge der ersten, äußeren Oberfläche 207 größer als die der zweiten, inneren Oberfläche 209 sein. Allerdings kann der Zentriwinkel, der die Oberflächen 207 und 209 definiert, derselbe oder ähnlich sein. Ähnlich kann das zweite Hauptlager 208 eine erste, äußere Oberfläche 211 und eine zweite, innere Oberfläche 213 enthalten. Die zweite, innere Oberfläche 213 kann konzentrisch innerhalb der ersten, äußeren Oberfläche 211 positioniert sein. Somit kann die Bogenlänge der ersten, äußeren Oberfläche 211 größer als die der zweiten, inneren Oberfläche 213 sein. Allerdings kann der Zentriwinkel, der die Oberflächen 211 und 213 definiert, derselbe oder ähnlich sein.
Die ersten, äußeren Oberflächen 207 und 211 des ersten und des zweiten Hauptlagers 206 bzw. 208 können die Druckflächen 141 und 143 berühren und/oder mit ihnen in Verbindung stehen. Genauer kann die erste, äußere Oberfläche 207 des ersten Hauptlagers mit der Druckfläche 141 der Kurbelwellenstützen 100 physikalisch in Kontakt stehen. Ferner kann die erste, äußere Oberfläche 211 des zweiten Hauptlagers mit den Druckflächen 143 der Lagerdeckel 104 physikalisch in Kontakt stehen. Ferner können die zweiten, inneren Oberflächen 209 und 213 die Hauptlagerzapfen 246 der Kurbelwelle 240 physikalisch berühren und/oder mit ihnen in Verbindung stehen. Allerdings können die zweiten, inneren Oberflächen 209 und 213 in einigen Beispielen von den Hauptlagerzapfen 246 der Kurbelwelle 240 durch einen Zwischenraum oder Abstand physikalisch getrennt sein. In nochmals weiteren Beispielen kann nur entweder die zweite, innere Oberfläche 209 oder die zweite, innere Oberfläche 213 mit den Hauptlagerzapfen 246 der Kurbelwelle 240 in physikalischem Kontakt stehen.
Wie oben anhand von 1 beschrieben wurde, können die Druckflächen 141 und 143 näherungsweise halbkreisförmig sein. Somit können die Druckflächen 141 und 143 einen Halbkreisscheibenbogen definieren, wobei der Bogen einen Zentriwinkel von näherungsweise 180 Grad aufweist. Die Bogenlänge der Druckflächen 141 und 143 kann näherungsweise dieselbe oder ähnlich sein. In einigen Beispielen kann die Bogenlänge der Druckflächen 141 und 143 näherungsweise die Hälfte der Gesamtbogenlänge der Hauptlagerbohrung sein. Allerdings kann die Gesamtbogenlänge der Druckflächen 141 und 143 in einigen Beispielen in Abhängigkeit von dem Hauptlagerbohrungs-Durchmesser in einem Längenbereich zwischen 120,0 mm bis 400,0 mm liegen.
Die Lager 206 und 208 können so bemessen sein, dass sie geringfügig größer als die Druckflächen 141 und 143 sind. Zum Beispiel kann die Bogenlänge der ersten, äußeren Oberflächen 207 und 211 der Lager 206 bzw. 208 um näherungsweise 0,1 mm größer als die Bogenlänge der Druckflächen 141 und 143 sein.
Auf diese Weise kann auf die Übermaßlager eine Druckkraft ausgeübt werden, wenn die Lagerdeckel 104 an dem Zylinderblock 4 befestigt sind. Genauer können die Druckfläche 141 und der Zylinderblock 4 eine nach unten gerichtete Kraft ausüben, die an dem oberen ersten Hauptlager 206 in der negativen Richtung der vertikalen Achse (z. B. in 2A–2B von oben nach unten abwärts) weist. Ähnlich können die Druckflächen 143 und die Lagerdeckel 104 eine nach oben gerichtete Kraft ausüben, die in der positiven Richtung der vertikalen Achse (z. B. in 2A–2B von unten nach oben aufwärts) weist. Somit können der Zylinderblock 4 und die Lagerdeckel 104 Kräfte in antiparallelen Richtungen ausüben, die die Lager 206 und 208 einquetschen können. Somit können sich die Lager 206 und 208 wegen der Druckkraft in der negativen und in der positiven Querrichtung (z. B. in 2A–2B nach links und rechts) nach außen biegen.
Die Enden 210 der Lager 206 und 208 können miteinander in physikalischem Kontakt stehen. Somit können sich die Lager 206 und 208 verbinden, um eine geschlossene kreisförmige Schale zu bilden, wenn die Enden 210 der Lager 206 und 208 in physikalischem Kontakt stehen. Die Enden 210 können bei Ausübung der Druckkraft während des Lagerquetschens in der negativen und in der positiven Querrichtung nach außen verlagert werden.
Auf gegenüberliegenden Seiten der Lagerdeckel 104 können die Taschen 106 gebildet sein. Genauer können die Taschen 106 auf der ersten, vorderen Oberfläche 108 und auf einer gegenüberliegenden zweiten, hinteren Oberfläche 218 des Lagerdeckels 104 enthalten sein. Die Taschen 106 können von den Oberflächen 108 und 218 der Lagerdeckel 104 ausgespart sein. Somit können die Lagerdeckel 104 bei den Taschen 106 dünner als bei den nicht in die Taschen 106 enthaltenden Bereichen der Lagerdeckel 104 sein. Im Folgenden wird anhand von 3–4 eine ausführlichere Beschreibung der Größe und der Form der Taschen gegeben.
Die Hauptlagerschrauben 212 können die Lagerdeckel 104 an dem Zylinderblock 4 befestigen. Somit können die Hauptlagerschrauben 212 von einer Unterseite 219 der Lagerdeckel 104, durch die Lagerdeckel 104 und in den Zylinderblock 4 verlaufen. Wenn die Lagerdeckel 104 an dem Zylinderblock 4 befestigt sind, kann eine untere Oberfläche 215 des Zylinderblocks 4 eine obere Oberfläche 217 der Lagerdeckel 104 physikalisch berühren.
Ferner können der Zylinderblock 4 und die Lagerdeckel 104 über einen zweiten und einen dritten Satz von Schrauben 220 bzw. 222 an dem Strukturrahmen 6 befestigt sein. Wie in 2B gezeigt ist, sind die Zylinderblockseitenwand-Eingriffsflächen 130 und 132 genauer dafür konfiguriert, mit den Strukturrahmen-Eingriffsflächen 126 und 128 an dem Zylinderblock 4 in Verbindung zu stehen und sie physikalisch zu berühren. Der zweite Satz von Schrauben 220 kann durch den Strukturrahmen 6 und in den Zylinderblock 4 verlaufen, wobei er durch die Oberflächen 126 und 130 oder 128 und 132 geht. Der dritte Satz von Schrauben 222 kann durch den Strukturrahmen 6 und in die Lagerdeckel 104 verlaufen. Genauer kann der Strukturrahmen 6 Lagerdeckelstützen 224 enthalten, auf denen die Lagerdeckel 104 sitzen können. Somit können die Stützen 224 zwischen den Lagerdeckeln 104 und dem Strukturrahmen 6 eine Grenzfläche bereitstellen, die zur Bereitstellung eines ausreichenden Flächeninhalts für die Lagerdeckel 104, damit sie den Strukturrahmen 6 berühren, dienen kann. Der dritte Satz von Schrauben 222 kann durch die Stützen 224 und in die Lagerdeckel 104 verlaufen.
Nunmehr übergehend zu 2B zeigt sie eine zusammengebaute Ansicht 250 des Zylinderblocks 4, des Strukturrahmens 6, eines der Lagerdeckel 104, der Kurbelwelle 240 und des Zylinderkopfs 202. Wie in 2B gezeigt ist, sind somit die Lagerdeckel 104 über die Hauptlagerschrauben 212 an dem Zylinderblock 4 befestigt, wobei sie die Lager 206 und 208 dazwischen quetschen. Durch Anziehen der Hauptlagerschrauben 212 kann auf die Lager 206 und 208 eine vertikale Druckkraft ausgeübt werden. Genauer kann die Druckkraft in der vertikalen Richtung, parallel zu der vertikalen Achse wirken. Wie durch den ersten Kraftpfeil 252 gezeigt ist, kann der Zylinderblock 4 auf die Lager 206 und 208 eine nach unten gerichtete Kraft ausüben. Wie durch den zweiten Kraftpfeil 254 gezeigt ist, können die Lagerdeckel 104 ferner auf die Lager 206 und 208 eine nach oben gerichtete Kraft ausüben. Somit können die Kraftpfeile 252 und 254 die auf die Lager 206 und 208 wirkenden Druckkräfte repräsentieren. In einigen Beispielen können die Schrauben 212 bis auf eine vollständig angezogene Position angezogen werden, in der die Schrauben 212 nicht weiter angezogen werden und auf die Lager 206 und 208 eine Enddruckkraft ausgeübt wird. Die Enddruckkraft, auf die die Schrauben angezogen werden können, kann näherungsweise 20 kN sein. Allerdings kann die Enddruckkraft in anderen Beispielen in einem Bereich zwischen 18 kN und 60 kN liegen.
Während die Hauptlagerschrauben 212 angezogen werden, kann die durch den Zylinderblock auf das erste, obere Hauptlager 206 ausgeübte nach unten gerichtete Kraft zunehmen. Ähnlich kann die durch die Lagerdeckel 104 auf das zweite, untere Hauptlager 208 ausgeübte nach oben gerichtete Kraft zunehmen. Die durch den Zylinderblock 4 und durch die Lagerdeckel 104 auf die Lager 206 und 208 ausgeübten Druckkräfte können veranlassen, dass sich die Lager 206 und 208 an ihren Enden 210, wo sich die Lager 206 und 208 berühren, nach außen biegen. Genauer können sich die Enden 210 in der Querrichtung nach außen biegen. Somit können die Lager 206 und 208, bevor die Lagerdeckel 104 an den Zylinderblock 4 geschraubt werden, jeweils halbkreisförmig sein. Allerdings können sich die Lager 206 und 208 nach dem Anziehen der Schrauben 212 und Ausüben der Druckkraft in der Weise biegen, dass sie eine elliptische Form aufweisen, wobei die Hauptachse entlang der Querachse verlaufen kann und die Nebenachse entlang der vertikalen Achse verlaufen kann.
Der Zylinderblock 4 und die Lagerdeckel 104 stehen miteinander entlang der Oberflächen 215 und 217 in Verbindung und berühren sich physikalisch ihnen entlang. Die erste, äußere Oberfläche 207 des ersten Hauptlagers 206 kann die Druckfläche 141 physikalisch berühren. Ähnlich kann die erste Außenoberfläche 211 des zweiten Hauptlagers 208 die Druckflächen 143 physikalisch berühren.
Die Lagerdeckel 104 können auf den Stützen 224 aufliegen. Der dritte Satz von Schrauben 222 kann den Strukturrahmen 6 mit den Lagerdeckeln 104 koppeln. Ferner kann der zweite Satz von Schrauben 220 den Strukturrahmen 6 mit dem Zylinderblock 4 koppeln. Somit können der Strukturrahmen 6 und der Zylinderblock 4 entlang der Oberflächen 128 und 132 und entlang der Oberflächen 126 und 130 miteinander in Verbindung stehen und sich berühren.
3 zeigt nun eine Vorderansicht 300 eines der Lagerdeckel 104. Somit können Komponenten der Lagerdeckel 104, die bereits oben anhand von 1–2B eingeführt worden sind, hier in der Beschreibung von 3 nicht erneut eingeführt oder beschrieben sein. Es ist das Achsensystem 101 enthalten, wobei in 3 die vertikale Achse von unten nach oben weist und die Querachse von links nach rechts weist. Obwohl in 3 nur die erste, vordere Oberfläche 108 gezeigt ist, sollte gewürdigt werden, dass die zweite, hintere Oberfläche 218 dieselbe oder ähnlich wie die erste, vordere Oberfläche 108 ist. Mit anderen Worten, die zweite, hintere Oberfläche 218 kann dieselbe wie die erste, vordere Oberfläche 108 sein. Die erste und die zweite Oberfläche 108 bzw. 218 umfassen jeweils eine der Aussparungen 106.
Wie in 3 gezeigt ist, können die Aussparungen 106 eine ausgesparte Oberfläche 304 enthalten, die von den Außenoberflächen der Lagerdeckel 104 eingesetzt sein kann. Eine Tiefe 310 der Aussparungen 106 kann in einigen Beispielen näherungsweise 3,0 bis 5,0 mm sein und/oder kann 1/3 der Gesamtlänge der Lagerdeckel 104 sein. In nochmals weiteren Beispielen kann die Tiefe 310 der Aussparungen 106 irgendeine Tiefe in einem Bereich zwischen 2,0 mm und 6,0 mm sein.
Ein vorderer Rand oder eine Oberseite 302 der Aussparungen 106 kann durch eine konstante Entfernung 318 von den Druckflächen 143 der Lagerdeckel 104 beabstandet sein. In einigen Beispielen kann die Entfernung 318 zwischen dem vorderen Rand 302 der Aussparungen 106 und den Druckflächen 143 näherungsweise 5,0 mm sein. Allerdings kann die Entfernung 318 in anderen Beispielen irgendeine Entfernung zwischen 3,0 mm und 10,0 mm sein. Somit kann die Form des vorderen Rands 302 an die Form der Druckflächen 143 im Wesentlichen angepasst sein. Somit kann der vordere Rand 302 einen Kreisbogen bilden, wobei der Bogen durch einen Zentriwinkel Θ definiert ist. In einigen Beispielen kann der Zentriwinkel Θ näherungsweise 100 Grad sein. Allerdings kann der Zentriwinkel in anderen Beispielen ein Zentriwinkel zwischen 60 Grad und 170 Grad sein. An den Enden des vorderen Rands 302 und auf der Oberseite der Aussparungen 106 können gekrümmte Scheitel 308 gebildet sein. Somit können die gekrümmten Scheitel 308 die Länge des vorderen Rands 302 definieren.
Eine Breite 316 der Aussparungen 106 kann näherungsweise 1/2 einer Gesamtbreite 324 der Lagerdeckel 104 sein. Allerdings kann die Breite 316 in anderen Beispielen zwischen 1/4 und 3/4 der Gesamtbreite 324 der Lagerdeckel 104 sein. Die Höhe der Aussparungen 106 kann wegen der Krümmung des vorderen Rands 302 entlang der Breite der Aussparungen 106 variieren.
In einigen Beispielen kann eine minimale Höhe 312 der Aussparungen 106 näherungsweise 1/3 der Gesamthöhe 322 der Lagerdeckel 104 sein. Allerdings kann die minimale Höhe 312 in anderen Beispielen zwischen 1/8 und 1/2 der Gesamthöhe 322 der Lagerdeckel 104 liegen.
Nun übergehend zu 4 zeigt sie eine Querschnittsansicht 400 eines der Lagerdeckel 104 und eines der zweiten, unteren Hauptlager 208. Genauer zeigt 4 einen Querschnitt eines der Lagerdeckel 104 entlang der oben anhand von 3 gezeigten Schnittebene 320. Somit können Komponenten der Lagerdeckel 104 und des zweiten Hauptlagers 208, die bereits oben anhand von 1–3 eingeführt worden sind, hier in der Beschreibung von 4 nicht erneut eingeführt oder beschrieben werden. In 4 ist das Achsensystem 101 enthalten, wobei die vertikale Achse in 4 von unten nach oben weist und die Längsachse von rechts nach links weist. Eine Mittelachse X-X' der Lagerdeckel 104 ist in 4 vertikal parallel zu der vertikalen Achse des Achsensystems 101 verlaufend gezeigt. Die Mittelachse X-X' kann die Lagerdeckel 104 in gleiche Hälften teilen. Mit anderen Worten, die Lagerdeckel 104 können um die Mittelachse X-X' näherungsweise symmetrisch sein. Die Mittelachse X-X' kann eine Ebene definieren, die parallel zu der oben in 1–3 gezeigten durch die vertikale Achse und durch die Querachse definierten Ebene ist. Somit kann die Mittelachse X-X' eine Ebene definieren, die parallel zu der oben anhand von 1 beschriebenen Schnittebene 190 ist. Somit kann die Mittelachse X-X' parallel zu der vertikalen Achse orientiert sein und entlang der Querachse verlaufen.
Wie in 4 gezeigt ist, kann jeder der Lagerdeckel 104 zwei Aussparungen enthalten: eine in der ersten, vorderen Oberfläche 108 und eine in der zweiten, hinteren Oberfläche 218. Genauer kann die erste Oberfläche 108 eine der ersten Aussparungen 106 enthalten und kann die zweite Oberfläche 218 eine zweite Aussparung 407 enthalten. Die zweite Aussparung 407 kann dieselbe oder ähnlich wie die erste Aussparung 106 sein. Somit können die Größe und die Position der zweiten Aussparung 407 relativ zu der zweiten Oberfläche 218 dieselben wie die der ersten Aussparungen 106 in der ersten Oberfläche 108 sein. Da die Lagerdeckel 104 symmetrisch um die Mittelachse X-X' sein können, sollte ferner gewürdigt werden, dass die zweite Oberfläche 218 genauso oder ähnlich wie die erste Oberfläche 108 bemessen und orientiert sein kann. Somit kann die Tiefe der Aussparungen 106 und 407 dieselbe sein und die Tiefe 310 sein.
Somit kann die Tiefe 310 der Aussparungen 106 und 407 in einigen Beispielen näherungsweise 8,0 mm sein und/oder 1/3 einer ersten, größeren Länge 402 der Lagerdeckel 104 sein. Wie in dem Beispiel aus 4 gezeigt ist, kann die Länge 402 der Lagerdeckel 104 die Entfernung zwischen der ersten Oberfläche 108 und der zweiten Oberfläche 218 sein. In einigen Beispielen kann die Länge 402 näherungsweise 22,0 mm sein. Allerdings kann die Länge 402 in anderen Beispielen eine Länge zwischen 15,0 und 50,0 mm sein.
In nochmals weiteren Beispielen kann die Tiefe 310 der Aussparungen 106 irgendeine Tiefe in einem Bereich zwischen 2,0 mm und 10,0 mm sein und/oder kann sie zwischen 10 % und 40 % der ersten Länge 402 der Lagerdeckel 104 sein.
Somit kann bei den Aussparungen 106 und 407 eine zweite, kleinere Länge 404 der Lagerdeckel 104 gebildet sein. In einigen Beispielen kann die zweite, kleinere Länge 404 näherungsweise 6,0 mm sein. Allerdings kann die Länge 404 in anderen Beispielen eine Länge zwischen 4,0 mm und 20 mm sein. Somit kann die Länge der Lagerdeckel 104 bei den Aussparungen 106 und 107 kleiner als die zwischen der ersten Oberfläche 108 und der zweiten Oberfläche 218 sein. Mit anderen Worten, die Länge der Lagerdeckel 104 kann entlang der vertikalen Höhe der Lagerdeckel 104 ungleichförmig sein. Genauer kann die zweite Länge 404 bei den Aussparungen 106 und 407 bei Abschnitten der Lagerdeckel 104, die die Aussparungen 106 und 407 nicht enthalten, kleiner als die erste Länge 402 sein.
Somit kann die Länge der Lagerdeckel 104 zwischen dem vorderen Rand 302 der Aussparungen 106 und 407 und den Druckflächen 143 die erste Länge 402 sein. Mit anderen Worten, die Länge der Lagerdeckel 104 entlang der Strecke 318 kann konstant sein und kann näherungsweise die erste Länge 402 sein. Ferner kann die Länge der Lagerdeckel 104 zwischen dem unteren Rand 410 der Aussparungen 106 und 407 und der Unterseite 219 der Lagerdeckel 104 die erste Länge 402 sein. Mit anderen Worten, die Länge der Lagerdeckel 104 zwischen dem unteren Rand 410 der Aussparungen 106 und 407 und der Unterseite 219 der Lagerdeckel 104 kann konstant sein und kann entlang der Strecke 318 dieselbe sein. Auf diese Weise können die erste Oberfläche 108 und die zweite Oberfläche 218 parallele und im Wesentlichen planare Oberflächen sein. Ähnlich kann die ausgesparte Oberfläche 304 jeder der Aussparungen 106 und 407 im Wesentlichen planar und parallel zueinander sein. Ferner kann jede ausgesparte Oberfläche 304 parallel zu der ersten Oberfläche 108 und zu der zweiten Oberfläche 218 sein.
Der untere Rand 410 kann in einer zweiten Entfernung 412 von der Unterseite 219 der Lagerdeckel 104 positioniert sein. In einigen Beispielen kann die zweite Entfernung 412 näherungsweise 10,0 mm sein. Allerdings kann die zweite Entfernung 412 in anderen Beispielen irgendeine Entfernung zwischen 5,0 mm und 20,0 mm sein.
Wie in 4 gezeigt ist, können die Druckflächen 143 entlang der Längsachse vor dem Anziehen der Hauptlagerschrauben (z. B. der in 2A–3 gezeigten Schrauben 212) und Ausüben der Lagerquetschdruckkraft im Wesentlichen flach und planar sein. Ähnlich können die Oberflächen 211 und 213 des Lagers 208 entlang der Längsachse vor dem Anziehen der Hauptlagerschrauben im Wesentlichen flach und planar sein.
Nun übergehend zu 5 zeigt sie eine perspektivische Ansicht 500 der Lager 206 und 208. Somit können Komponenten der Lager 206 und 208, die bereits oben anhand von 1–4 eingeführt worden sind, hier in der Beschreibung von 5 nicht erneut eingeführt oder beschrieben sein.
Die Lager 206 und 208 können eine verhältnismäßig konstante Dicke 502 und Länge 504 aufweisen. Ferner kann die Länge der Lager 206 und 208 dieselbe sein und kann die Dicke der Lager 206 und 208 dieselbe sein. Genauer kann die Dicke 502 näherungsweise 2,5 mm sein. Allerdings kann die Dicke 502 in anderen Beispielen irgendeine Dicke in einem Bereich zwischen 1,5 mm und 4,0 mm sein. Die Länge 504 kann dieselbe oder ähnlich der (oben in 4 gezeigten) Länge der Lagerdeckel 104 sein. Allerdings kann die Länge 504 in anderen Beispielen größer oder kleiner als die (oben in 4 gezeigte) Länge 402 der Lagerdeckel 104 sein. Die Schnittebene 320 definiert einen im Folgenden in 6 gezeigten Querschnitt des Lagers 208. Somit kann 6 eine Querschnittsansicht des Lagers 208 und der Lagerdeckel 104 zeigen, wenn sie zusammengebaut sind.
Nunmehr übergehend zu 6 und 7 zeigen sie Querschnittsansichten des Lagers 208 und der Lagerdeckel 104, bevor und nachdem die Lagerdeckel 104 an einen Zylinderblock (z. B. an den oben in 1–3 gezeigten Zylinderblock 4) geschraubt werden. Genauer zeigt 6 eine Querschnittsansicht 600 des Lagers 208 und eines der Lagerdeckel 104 entlang der oben in 3 und 5 gezeigten Schnittebene 320, bevor die Lagerdeckel 104 an den Zylinderblock geschraubt werden. 7 zeigt eine ähnliche Querschnittsansicht wie die in 6 gezeigte des Lagers 208 und eines der Lagerdeckel 104 entlang der Schnittebene 320. Dagegen zeigt 7 die Lagerdeckel 104 und das Lager 208, nachdem die Lagerdeckel 104 an den Zylinderblock 4 geschraubt worden sind und nachdem eine Druckkraft ausgeübt worden ist. Während die Lagerdeckel 104 an den Zylinderblock 4 geschraubt werden, können sich die Druckflächen 143 der Lagerdeckel 104 biegen, was veranlasst, dass die Konvexität des axialen Profils der Lager zunimmt.
Komponenten des Lagers 208 und der Lagerdeckel 104, die bereits oben anhand von 1–5 eingeführt worden sind, können hier in der Beschreibung von 6 und 7 nicht erneut eingeführt oder beschrieben sein. In 6 und 7 ist das Achsensystem 101 enthalten, wobei in 6 und 7 die vertikale Achse von unten nach oben weist und die Längsachse von rechts nach links weist.
Genauer zeigt 6 die durch die Lagerdeckel 104 während des Lagerquetschens auf das Lager 208 ausgeübten Druckkräfte. Somit können die Druckflächen 143 des zweiten, unteren Hauptlagers 208, wie durch den Kraftpfeil 254 gezeigt ist, auf das Lager 208 eine nach oben gerichtete Druckkraft in der positiven vertikalen Richtung ausüben, während die Hauptlagerschrauben (z. B. die in 2A–3 gezeigten Schrauben 212) angezogen werden. Somit kann die Druckkraft an jedem Punkt entlang des Umfangs des Lagers 208 während des Lagerquetschens in der vertikalen Richtung nach oben weisen.
Da die Druckflächen 143 und die erste, äußere Oberfläche 211 des Lagers 208 im Wesentlichen planar sein können, kann ferner die während des Lagerquetschens auf das Lager 208 ausgeübte Kraft entlang eines axialen Profils des Lagers 208 gleichförmig sein. Somit kann die Druckkraft symmetrisch um die Mittelachse X-X' sein. Das heißt, der Betrag der Druckkraft kann für Punkte entlang des axialen Profils des Lagers 208, die äquidistant von der Mittelachse X-X' positioniert sind und an der Mittelachse X-X' einander gegenüberliegen, derselbe sein. Allerdings können die Druckflächen 143 und/oder die erste, äußere Oberfläche 211 in anderen Beispielen nicht planar sein und kann somit die auf das Lager 208 ausgeübte Druckkraft entlang des axialen Profils des Lagers 208 variieren.
Da die Druckkraft zunimmt, während die Schrauben (z. B. die oben in 2A–3 gezeigten Schrauben 212), die die Lagerdeckel 104 an dem Zylinderblock (z. B. an dem oben in 1–2B gezeigten Zylinderblock 4) befestigen, angezogen werden, kann das Lager 208 eine entgegen gerichtete und näherungsweise gleiche Gegenkraft auf die Lagerdeckel 104 ausüben. Die Gegenkraft, die senkrecht zu der Kontaktoberfläche zwischen den Druckflächen 143 und der Oberfläche 211 des Lagers 208 ist und die der Druckkraft entgegen gerichtet ist, kann üblicherweise als die Normalkraft bezeichnet werden. Das heißt, das Lager 208 kann auf die Lagerdeckel 104 in Übereinstimmung mit dem dritten Newtonschen Axiom eine Normalkraft oder Kontaktkraft ausüben, die der durch die Lagerdeckel 104 auf das Lager 208 ausgeübten Druckkraft entgegen gerichtet ist. Wie durch die Kraftpfeile F₂ in 6 gezeigt ist, kann ferner die durch das Lager 208 auf die Lagerdeckel 104 ausgeübte Normalkraft proportional zu Zunahmen der Druckkraft zunehmen. Einfacher kann die Normalkraft, wie durch die Kraftpfeile F₂ gezeigt ist, denselben Betrag wie die Druckkraft aufweisen. Da die Länge der Lager 208 näherungsweise dieselbe wie die der Druckflächen 143 sein kann, kann die Normalkraft über den Flächeninhalt und das axiale Profil der Druckflächen 143 verteilt sein. Wenn die Druckkraft und somit die Normalkraft über einen Schwellenwert zunimmt, wie etwa, wenn die Hauptlagerschrauben angezogen werden, können sich die Druckflächen 143 zu einem stärker konvexen axialen Profil zu biegen beginnen, wobei sich die Enden der Druckflächen 143 näher zu den Oberflächen 108 und 218 in Richtung der Aussparungen 106 und 407 biegen können und wobei sich die Oberflächen 143 näher der Mittelachse X-X' in der entgegengesetzten Richtung von den Aussparungen 106 und 407 weg biegen können.
Wegen der Aussparungen 106 und 407 kann die Starrheit der Druckflächen 143 entlang des axialen Profils der Lagerdeckel 104 variieren. Das heißt, die mechanische Stützung der Druckflächen 143 in der vertikalen Richtung kann bei der Mittelachse X-X' stärker als bei den Rändern der Oberflächen 143 näher zu den Oberflächen 108 und 218 sein. Mit anderen Worten, die Lagerdeckel 104 können in der Lage sein, näher der Mittelachse X-X' höhere vertikale Kräfte als weiter entfernt von der Mittelachse X-X' ohne Biegung zu behandeln. Wegen der verringerten mechanischen Stützung der Druckflächen 143 in der vertikalen Richtung über den Aussparungen 106 und 407 und in Richtung der ersten und der zweiten Oberfläche 108 und 218 können sich die Druckflächen 143 während des Lagerquetschens biegen, während die Hauptlagerschrauben angezogen werden.
Genauer können sich die Enden der Druckflächen 143 nach außen, von einer Kurbelwelle (z. B. von der oben in 2A–2B gezeigten Kurbelwelle 240) weg biegen, und können sich die zentraleren Abschnitte der Druckflächen 143 näher der Mittelachse X-X' in Richtung der Kurbelwelle nach innen biegen. Wenn die Druckkraft und somit die Normalkraft über einen Schwellenwert zunimmt, können sich die Druckflächen 143 entlang der Längsachse in ein stärker konvexes axiales Profil biegen. In einigen Beispielen kann der Schwellenwert kleiner als die Enddruckkraft sein, die nach dem vollständigen Anziehen der Hauptlagerschrauben ausgeübt wird. Somit können sich die Druckflächen 143 bei Druckkräften zwischen 1,0 kN und 5,0 kN zu biegen beginnen. Somit können sich die Druckflächen 143 und/oder ein zwischen dem vorderen Rand 302 und den Druckflächen 143 enthaltener Abschnitt der Lagerdeckel 104 in eine stärker konvexe Form biegen, während die Schrauben angezogen werden und die Lagerdeckel 104 an den Zylinderblock angezogen werden und bevor die Schrauben in ihre vollständig angezogene Position angezogen werden, in der die Enddruckkraft auf die Lager 206 und 208 ausgeübt wird.
Während sich die Druckflächen 143 biegen, kann die Druckkraft über das axiale Profil des Lagers 208 ungleichmäßig verteilt werden. Das heißt, die Druckkraft kann wegen der Krümmung der Druckflächen 143 näher der Mittelachse X-X' größer werden und näher den Oberflächen 108 und 218 kleiner werden.
Durch Erhöhen der Tiefe der Aussparungen 107 und 407 und/oder durch Verringern der Entfernung 318 zwischen dem vorderen Rand 302 der Aussparungen und den Druckflächen 143 können das Biegen und somit die Konvexität des axialen Profils des Lagers 208 während des Lagerquetschens erhöht werden. Mit anderen Worten, die Biegsamkeit des zwischen den Aussparungen und den Druckflächen 143 enthaltenen Abschnitts der Lagerdeckel 104 kann zunehmen. Somit können sich die Druckflächen 143 bei niedrigeren Druckkräften biegen.
Nun mit Schwerpunkt auf 7 zeigt sie eine Querschnittsansicht 700 des Lagers 208 und eines der Lagerdeckel 104 entlang der Schnittebene 302 nach dem Lagerquetschen und Anziehen der Hauptlagerschrauben (z. B. der in 2A–3 gezeigten Hauptlagerschrauben 212). Somit können oben anhand von 1–6 eingeführte Komponenten des Lagers 208 hier in der Beschreibung von 7 nicht erneut eingeführt oder beschrieben sein. In 7 ist das Achsensystem 101 enthalten, wobei die vertikale Achse in 7 von unten nach oben weist und die Längsachse von rechts nach links weist.
Wie oben anhand von 6 beschrieben wurde, kann die Starrheit der Druckflächen 143 wegen der Aussparungen in den Lagerdeckeln 104 verringert sein. Mit anderen Worten, die Biegsamkeit der Druckflächen 143 kann erhöht sein. Während die Lagerdeckel 104 an den Zylinderblock geschraubt und angezogen werden, nimmt die durch das Lager 208 auf die Druckflächen 143 ausgeübte Kraft zu. Allerdings können sich wegen der Aussparungen 106 und 407 die Druckflächen 143 und die Lagerdeckel 104 unter niedrigeren Druckkräften biegen. Das heißt, die Druckflächen 143 können sich zu biegen beginnen, wenn die Druckkraft über einen Schwellenwert zunimmt, wobei der Schwellenwert eine kleinere Druckkraft als die Enddruckkraft repräsentieren kann, die ausgeübt wird, wenn die Schrauben in ihre vollständig angezogene Position angezogen sind. Genauer kann der zwischen dem vorderen Rand 302 der Aussparungen 106 und 407 und den Druckflächen 143 enthaltene Abschnitt der Lagerdeckel 104 wegen der Aussparungen 106 und 407 weniger starr und biegsamer sein. Die strukturelle Stützung der Druckflächen 143 in der vertikalen Richtung kann näher den Oberflächen 108 und 218 kleiner und näher der Mittelachse X-X' größer sein. Mit anderen Worten, die Ränder der Druckflächen 143 näher den Oberflächen 108 und 218 der Lagerdeckel 104 können sich wegen der Aufnahme der Aussparungen 106 und 407 bei niedrigeren Druckkräften als näher der Mittelachse X-X' biegen.
Wenn sich die Druckflächen 143 in ein stärker konvexes axiales Profil zu biegen beginnen, kann die durch die Lagerdeckel 104 auf das Lager 208 ausgeübte Druckkraft entlang der Längsachse oder des axialen Profils des Lagers 208 während des Lagerquetschens variieren. Genauer kann die Druckkraft nach innen näher der Mittelachse X-X' des Lagers 208 größer sein, da sich die Druckflächen 143 wegen der Aussparungen 106 und 407 in eine konvexe Form zu biegen beginnen. Wie in dem Beispiel aus 7 gezeigt ist, können sich somit die Druckflächen 143 und das Lager 208 in eine stärker konvexe Form biegen. Da sich die Druckflächen 143 zu biegen beginnen, kann der Oberflächeninhalt der Kontaktfläche zwischen den Druckflächen 143 und der ersten, äußeren Oberfläche 211 abnehmen. Wie in dem Beispiel aus 7 gezeigt ist, können sich die Ränder der Druckflächen 143 näher den Oberflächen 108 und 218 nach unten biegen und können sich Gebiete näher der Mittelachse X-X' nach oben biegen. Somit können nur die obersten Gebiete der Druckflächen 143 die erste, äußere Oberfläche 211 des Lagers 208 berühren. Somit kann die bei dem Berührungspunkt mit den Druckflächen 143 auf das Lager 208 ausgeübte Druckkraft zunehmen, da die Berührungsfläche abnehmen kann. Genauer kann die auf die Oberfläche 211 näher der Mittelachse X-X' ausgeübte Druckkraft zunehmen und kann sie näher den Rändern des Lagers 208 abnehmen. Auf diese Weise kann sich das Lager 208 wegen der Änderung der Verteilung der Druckkraft entlang der Längsachse des Lagers 208 in derselben Weise wie die Anlauffläche 143 zu biegen beginnen.
Die Strichlinien in 7 repräsentieren die Oberflächen 243 und 213 vor dem Lagerquetschen und vor der Ausübung der Druckkraft. Wie oben anhand von 4–6 ausgearbeitet wurde, können die Oberflächen 211 und 213 des Lagers 208 entlang der Längsachse im Wesentlichen flach und planar sein. Allerdings kann sich das Lager 208 während und nach dem Lagerquetschen wegen des Biegens der Druckflächen 143 und/oder der nachfolgenden Änderung des Betrags der Druckkraft entlang des axialen Profils des Lagers 208 in eine geringfügig konvexe Form verformen. Somit können sich die Druckflächen 143 entlang des axialen Profils der Druckflächen 143 so biegen, dass sie geringfügig konvex werden. Dementsprechend können sich die Oberflächen 211 und 213 des Lagers 208 an die Form der Druckflächen 143 anpassen und somit in der Weise ändern, dass sie während des Lagerquetschens und/oder nach dem Lagerquetschen anstatt planar konvex werden.
Genauer können sich das Lager 208 und die Druckflächen 143 in der Weise verformen, dass die Oberflächen 143, 211 und 213 in Richtung einer Kurbelwelle (z. B. der in 2A–2B gezeigten Kurbelwelle 240) nach innen verlaufen. Somit kann die Verlagerung der Oberflächen 143, 211 und 213 nach innen in Richtung der Mittelachse X-X' größer sein und bei der Mittelachse X-X' am größten sein. In einigen Beispielen können die Oberflächen 143, 211 und 213 vor und nach dem Lagerquetschen bei der Mittelachse X-X' näherungsweise 3 µm verlagert werden. Allerdings können die Oberflächen 143, 211 und 213 in anderen Beispielen vor und nach dem Lagerquetschen bei der Mittelachse X-X' zwischen 0,5 µm und 5,0 µm verlagert werden. Somit können sich die Oberflächen 143, 211 und 213 während des Quetschens biegen, und nach dem Anziehen der Schrauben und Ausüben der Enddruckkraft können die Oberflächen 143, 211 und 213 eine Krümmung 702 definieren. Die Krümmung 702 kann einen Kreisbogen definieren, wobei die Länge des Bogens gleich der Länge 402 der Lagerdeckel 104 und der Länge 504 des Lagers 208 ist. Der Radius des durch die Krümmung 702 definierten Kreises kann näherungsweise 27.000,00 mm sein. Ferner kann der Zentriwinkel des durch die Krümmung 702 definierten Bogens näherungsweise 0,05 Grad sein.
Mit anderen Worten, ein Biegewinkel Θ₂ der Oberflächen 143, 212 und 213 kann näherungsweise 0,025 Grad sein. Das heißt, die Oberflächen 143, 211 und 213 können um einen zu dem Biegewinkel Θ₂ äquivalenten Betrag gebogen werden. Der Biegewinkel Θ₂ kann den Betrag der Biegung der Oberflächen 143, 211 und 213 vor und nach Ausübung der Druckkraft repräsentieren. Mit anderen Worten, der Biegewinkel Θ₂ kann den Betrag der Biegung der Krümmung 702 relativ zu den durch die punktierten Linien 704 in 7 gezeigten flachen, planaren Profilen definieren.
Auf diese Weise kann eine Kraftmaschinenblockanordnung einen Zylinderblock und einen an den Zylinderblock geschraubten Lagerdeckel umfassen, wobei der Lagerdeckel eine erste Aussparung, die in einer ersten Oberfläche enthalten ist, eine zweite Aussparung, die in einer zweiten Oberfläche, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, enthalten ist, und eine Druckfläche, die mit einem Kurbelwellenlager koppelt, umfasst, wobei eine Starrheit der Druckfläche entlang eines axialen Profils der Druckfläche wegen der ersten und der zweiten Aussparung variieren kann. Eine Oberseite der ersten und der zweiten Aussparung kann in einer konstanten Entfernung von der Druckfläche positioniert sein. In einigen Beispielen kann die konstante Entfernung näherungsweise 5,0 mm sein. In irgendeiner obigen Kraftmaschinenblockanordnung oder einer Kombination davon können die erste und die zweite Aussparung von der ersten bzw. von der zweiten Oberfläche nach innen verlaufen, wobei sie innerhalb des Lagerdeckels ausgesparte Wände bilden. In irgendeiner obigen Kraftmaschinenblockanordnung oder einer Kombination davon können die ausgesparten Wände durch eine Entfernung von näherungsweise 6,0 mm getrennt sein. In irgendeiner obigen Kraftmaschinenblockanordnung oder einer Kombination davon kann die Starrheit der Druckfläche näher einer Mittelachse des Lagerdeckels größer sein. In irgendeiner obigen Kraftmaschinenblockanordnung oder einer Kombination davon kann sich die Druckfläche in ein stärker konvexes axiales Profil biegen, wenn der Lagerdeckel an den Zylinderblock geschraubt wird. In irgendeiner obigen Kraftmaschinenblockanordnung oder einer Kombination davon kann die Druckfläche auf das Kurbelwellenlager eine Druckkraft ausüben, wobei die Druckkraft näher einer Mittelachse des Kurbelwellenlagers höher sein kann. In einer anderen Darstellung kann ein Kurbelwellen-Hauptlagerdeckel eine erste Aussparung, die in einer vorderen Oberfläche des Lagerdeckels enthalten ist, eine zweite Aussparung, die in einer hinteren Oberfläche enthalten ist, die der vorderen Oberfläche gegenüberliegt, eine halbkreisförmige Druckfläche zum Halten einer Kurbelwelle, wobei eine Biegsamkeit der Druckfläche entlang eines axialen Profils der Druckfläche variieren kann, und ein Drucklager, das dafür ausgelegt ist, mit der Druckfläche und mit einem Hauptlagerzapfen der Kurbelwelle in Verbindung zu stehen, umfassen. Die Druckfläche des Kurbelwellen-Hauptlagerdeckels kann entlang des axialen Profils der Druckfläche flach sein. In irgendeinem obigen Kurbelwellen-Hauptlagerdeckel oder einer Kombination davon kann eine Konvexität der Druckfläche entlang des axialen Profils der Druckfläche zunehmen, wenn der Lagerdeckel an einen Zylinderblock geschraubt wird. In irgendeinem obigen Kurbelwellen-Hauptlagerdeckel oder einer Kombination davon kann eine Druckkraft, die durch die Druckfläche auf das Drucklager ausgeübt wird, näher einer Mittelachse des Drucklagers höher sein. In irgendeinem obigen Kurbelwellen-Hauptlagerdeckel oder einer Kombination davon kann eine Konvexität des Lagers entlang eines axialen Profils des Lagers zunehmen, wenn der Lagerdeckel an einen Zylinderblock geschraubt wird. In irgendeinem obigen Kurbelwellen-Hauptlagerdeckel oder einer Kombination davon kann sowohl die erste als auch die zweite Aussparung eine gekrümmte Oberseite enthalten, wobei die gekrümmte Oberseite an die Form der Druckfläche angepasst sein kann, so dass die gekrümmte Oberseite einen Kreisbogen bildet, wobei die Oberseite durch eine konstante Entfernung von der Druckfläche beabstandet sein kann. In irgendeinem obigen Kurbelwellen-Hauptlagerdeckel oder einer Kombination davon kann die erste Aussparung von der vorderen Oberfläche in Richtung einer Mittelachse des Lagerdeckels, was eine Tiefe der Aussparung definiert, nach innen verlaufen, wobei die Tiefe der Aussparung näherungsweise 7,0 mm ist. In irgendeinem obigen Kurbelwellen-Hauptlagerdeckel oder einer Kombination davon kann die zweite Aussparung von der hinteren Oberfläche in Richtung einer Mittelachse des Lagerdeckels nach innen verlaufen, wobei sie eine Tiefe der Aussparung definiert, wobei die Tiefe der zweiten Aussparung näherungsweise 7,0 mm ist.
In einer abermals anderen Darstellung kann eine Kraftmaschinenblockanordnung einen Zylinderblock, eine Kurbelwelle, einen Lagerdeckel, der an den Zylinderblock geschraubt ist, wobei der Lagerdeckel eine erste Aussparung, die von der ersten, vorderen Oberfläche des Lagerdeckels nach innen verläuft, eine zweite Aussparung, die von einer zweiten Oberfläche, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, nach innen verläuft, und eine Druckfläche, wobei eine mechanische Festigkeit der Druckfläche näher einer Mittelachse der Druckfläche höher sein kann, umfasst, und ein Kurbelwellenlager, das zwischen der Kurbelwelle und dem Lagerdeckel positioniert ist, und wobei eine erste Oberfläche des Lagers mit der Druckfläche in Verbindung stehen kann und wobei eine zweite, gegenüberliegende Oberfläche des Lagers mit dem Hauptlagerzapfen der Kurbelwelle in Verbindung stehen kann, umfassen. In irgendeinem obigen Kurbelwellen-Hauptlagerdeckel oder einer Kombination davon kann eine Tiefe der ersten Aussparung näherungsweise ein Drittel einer Länge des Lagerdeckels sein. In irgendeinem obigen Kurbelwellen-Hauptlagerdeckel oder einer Kombination davon kann eine Tiefe der zweiten Aussparung näherungsweise ein Drittel einer Länge des Lagerdeckels sein. In irgendeinem obigen Kurbelwellen-Hauptlagerdeckel oder einer Kombination davon kann die Druckfläche auf das Lager näher einer Mittelachse des Lagers eine höhere Druckkraft ausüben, wenn die Lagerdeckel an den Zylinderblock geschraubt werden.
Auf diese Weise wird durch Aufnahme zweier Aussparungen, die auf gegenüberliegenden Seiten eines Kurbelwellen-Hauptlagerdeckels positioniert sind, eine technische Wirkung der Erhöhung einer Konvexität eines axialen Profils eines Kurbelwellen-Hauptlagers erzielt. Die Aussparungen können innerhalb der Hauptlagerdeckel in der Weise bemessen, geformt und positioniert sein, dass die Druckkraft, die durch die Lagerdeckel und den Zylinderblock während des Lagerquetschens, wobei die Hauptlagerdeckel an einen Zylinderblock geschraubt werden, auf die Hauptlager ausgeübt wird, entlang des axialen Profils der Lager variiert. Genauer kann die Kraft in Richtung einer Mittelachse der Lager höher sein. Somit kann die Konvexität des axialen Profils der Hauptlager während des Lagerquetschens erzielt werden, und kann eine teure und zeitaufwendige Bearbeitung der Lager und/oder der Kurbelwelle verringert werden.
Es wird angemerkt, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Kraftmaschinen- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und Routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nicht temporären Speicher gespeichert sein und durch das Steuersystem, das den Controller zusammen mit den verschiedenen Sensoren, Aktuatoren und anderer Kraftmaschinenhardware enthält, ausgeführt werden. Die hier beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere irgendeiner Anzahl von Verarbeitungsstrategien wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen repräsentieren. Somit können verschiedene dargestellte Tätigkeiten, Operationen und/oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge ausgeführt werden, parallel ausgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen sein. Gleichfalls ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erzielen, wobei sie aber zur Erleichterung der Darstellung und Beschreibung gegeben wird. Eine oder mehrere der dargestellten Tätigkeiten, Operationen und/oder Funktionen können in Abhängigkeit von der besonderen verwendeten Strategie wiederholt ausgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Tätigkeiten, Operationen und/oder Funktionen graphisch Code repräsentieren, der in einen nicht temporären Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Kraftmaschinensteuersystem programmiert werden soll, wobei die beschriebenen Tätigkeiten durch Ausführungen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Kraftmaschinen-Hardwarekomponenten zusammen mit dem elektronischen Controller enthält, ausgeführt werden.
Es wird gewürdigt werden, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen dem Wesen nach beispielhaft sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem beschränkenden Sinn zu betrachten sind, da zahlreiche Änderungen möglich sind. Zum Beispiel kann die obige Technologie auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, Boxer-4-Kraftmaschinen und andere Kraftmaschinentypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthält alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Teilkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und anderer Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart sind.
Die folgenden Ansprüche zeigen insbesondere bestimmte Kombinationen und Teilkombinationen, die als neu und nicht offensichtlich angesehen werden. Diese Ansprüche können sich auf "ein" Element oder auf "ein erstes" Element oder auf die Entsprechung davon beziehen. Diese Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Aufnahme eines oder mehrerer solcher Elemente enthalten, aber zwei oder mehr solcher Elemente weder erfordern noch ausschließen. Durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Darstellung neuer Ansprüche in dieser oder in einer verwandten Anmeldung können andere Kombinationen und Teilkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften beansprucht werden. Solche Ansprüche, unabhängig davon, ob sie gegenüber den ursprünglichen Ansprüchen in Bezug auf den Schutzumfang weiter, enger, gleich oder verschieden sind, werden ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten angesehen.

Claims

Kraftmaschinenblockanordnung, die Folgendes umfasst: einen Zylinderblock; ein Kurbelwellenlager; und einen Lagerdeckel, der an den Zylinderblock geschraubt ist, wobei der Lagerdeckel Folgendes umfasst: eine erste Aussparung, die in einer ersten Oberfläche enthalten ist; eine zweite Aussparung, die in einer zweiten Oberfläche, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, enthalten ist; und eine Druckfläche, die sich wegen der ersten und der zweiten Aussparung beim Anschrauben des Lagerdeckels an den Zylinderblock entlang eines axialen Profils in eine stärker konvexe Krümmung biegt.
Kraftmaschinenblockanordnung nach Anspruch 1, wobei eine Oberseite der ersten und der zweiten Aussparung in einer konstanten Entfernung von der Druckfläche positioniert sind und wobei die konstante Entfernung näherungsweise 5,0 mm ist.
Kraftmaschinenblockanordnung nach Anspruch 1, wobei die erste und die zweite Aussparung veranlassen, dass eine Starrheit der Druckfläche entlang des axialen Profils variiert, was bewirkt, dass sich die Druckfläche in eine stärker konvexe Krümmung biegt, wenn der Lagerdeckel an den Zylinderblock geschraubt wird.
Kraftmaschinenblockanordnung nach Anspruch 3, wobei die Starrheit der Anlauffläche näher einer Mittelachse des Lagerdeckels höher und näher den Rändern des Lagerdeckels niedriger ist.
Kraftmaschinenblockanordnung nach Anspruch 1, wobei die erste und die zweite Aussparung von der ersten bzw. von der zweiten Oberfläche nach innen verlaufen, wobei sie innerhalb des Lagerdeckels ausgesparte Wände bilden, wobei die ausgesparten Wände durch eine Entfernung von näherungsweise 6,0 mm getrennt sind.
Kraftmaschinenblockanordnung nach Anspruch 1, wobei auf den Zylinderblock und auf den Lagerdeckel eine erste Druckkraft von näherungsweise 20 kN ausgeübt wird, wenn der Lagerdeckel an den Zylinderblock geschraubt wird, und wobei sich die Druckflächen bei Druckkräften stärker als eine zweite Druckkraft biegen, wobei die zweite Druckkraft niedriger als die erste Druckkraft ist.
Kraftmaschinenblockanordnung nach Anspruch 6, die ferner zwei oder mehr Hauptlagerschrauben zum Befestigen des Lagerdeckels an dem Zylinderblock umfasst, wobei die Hauptlagerschrauben durch den Lagerdeckel und in den Zylinderblock verlaufen, und wobei die erste Druckkraft durch Anziehen der Hauptlagerschrauben in eine vollständig angezogene Position ausgeübt wird.
Kraftmaschinenblockanordnung nach Anspruch 1, wobei die Druckfläche auf das Kurbelwellenlager eine Druckkraft ausübt, wenn der Lagerdeckel an den Zylinderblock geschraubt wird, und wobei die Druckkraft näher einer Mittelachse des Kurbelwellenlagers höher ist.
Kurbelwellen-Hauptlagerdeckel, der Folgendes umfasst: eine erste Aussparung, die in einer vorderen Oberfläche des Lagerdeckels enthalten ist; eine zweite Aussparung, die in einer hinteren Oberfläche, die der vorderen Oberfläche gegenüberliegt, enthalten ist; eine halbkreisförmige Druckfläche zum Halten einer Kurbelwelle, wobei eine Biegsamkeit der Druckfläche entlang eines axialen Profils der Druckfläche variiert; und ein Drucklager, das dafür ausgelegt ist, mit der Druckfläche und mit einem Hauptlagerzapfen der Kurbelwelle in Verbindung zu stehen.
Kurbelwellen-Hauptlagerdeckel nach Anspruch 9, wobei die Druckfläche entlang des axialen Profils der Druckfläche flach ist, bevor der Lagerdeckel an einen Zylinderblock geschraubt wird, und wobei sich die Druckfläche entlang des axialen Profils zu einer konvexen Krümmung biegt, wenn der Lagerdeckel an einen Zylinderblock geschraubt wird, da eine strukturelle Stabilität der Druckfläche an den Rändern der Druckfläche kleiner als bei einer Mittelachse der Druckfläche ist, wobei sich die verringerte strukturelle Stabilität aus der ersten und aus der zweiten Aussparung ergibt.
Kurbelwellen-Hauptlagerdeckel nach Anspruch 10, wobei die konvexe Krümmung durch einen Biegewinkel von näherungsweise 0,025 Grad definiert ist.
Kurbelwellen-Hauptlagerdeckel nach Anspruch 9, wobei eine durch die Druckfläche auf das Drucklager ausgeübte Druckkraft näher einer Mittelachse des Drucklagers höher ist.
Kurbelwellen-Hauptlagerdeckel nach Anspruch 9, wobei eine Konvexität des Lagers entlang eines axialen Profils des Lagers zu einer Endkrümmung zunimmt, wenn der Lagerdeckel an einen Zylinderblock geschraubt wird, wobei die Endkrümmung durch einen Biegewinkel von näherungsweise 0,025 Grad definiert ist.
Kurbelwellen-Hauptlagerdeckel nach Anspruch 9, wobei die Druckfläche auf das Lager eine Druckkraft ausübt, wenn der Lagerdeckel an einen Zylinderblock geschraubt wird, und wobei das Lager auf die Druckfläche eine Normalkraft ausübt, wobei die Normalkraft der Druckkraft betragsmäßig gleich und ihr entgegen gerichtet ist.
Kurbelwellen-Hauptlagerdeckel nach Anspruch 9, wobei die erste Aussparung von der vorderen Oberfläche in Richtung einer Mittelachse des Lagerdeckels nach innen verläuft, wobei sie eine Tiefe der Aussparung definiert, wobei die Tiefe der Aussparung näherungsweise 8 mm ist.
Kurbelwellen-Hauptlagerdeckel nach Anspruch 9, wobei die zweite Aussparung von der hinteren Oberfläche in Richtung einer Mittelachse des Lagerdeckels nach innen verläuft, wobei sie eine Tiefe der Aussparung definiert, wobei die Tiefe der zweiten Aussparung näherungsweise 8 mm ist.
Kraftmaschinenblockanordnung, die Folgendes umfasst: einen Zylinderblock; eine Kurbelwelle; einen Lagerdeckel, der an den Zylinderblock geschraubt ist, wobei der Lagerdeckel Folgendes umfasst: eine erste Aussparung, die von einer ersten, vorderen Oberfläche des Lagerdeckels nach innen verläuft; eine zweite Aussparung, die von einer zweiten Oberfläche, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, nach innen verläuft; und eine Druckfläche, wobei eine mechanische Festigkeit der Druckfläche näher einer Mittelachse der Anlauffläche höher ist; und ein Kurbelwellenlager, das zwischen der Kurbelwelle und dem Lagerdeckel positioniert ist, und wobei eine erste Oberfläche des Lagers mit der Druckfläche in Verbindung steht und wobei eine zweite, gegenüberliegende Oberfläche des Lagers mit einem Hauptlagerzapfen der Kurbelwelle in Verbindung steht.
Kraftmaschinenblockanordnung nach Anspruch 17, wobei eine Tiefe der ersten Aussparung näherungsweise ein Drittel einer Länge des Lagerdeckels ist.
Kraftmaschinenblockanordnung nach Anspruch 17, wobei eine Tiefe der zweiten Aussparung näherungsweise ein Drittel einer Länge des Lagerdeckels ist.
Kraftmaschinenblockanordnung nach Anspruch 17, wobei eine Druckfläche näher einer Mittelachse des Lagers eine höhere Druckkraft auf das Lager ausübt, wenn der Lagerdeckel an den Zylinderblock geschraubt wird.