DE102021115965A1

DE102021115965A1 - Hubkolbenmotor mit einem wenigstens eine Kurbelwelle aufnehmenden Kurbelgehäuse

Info

Publication number: DE102021115965A1
Application number: DE102021115965.2A
Authority: DE
Inventors: Michael Aschaber; Rupert Baindl
Original assignee: Neander Motors AG
Current assignee: Neander Motors AG
Priority date: 2021-06-21
Filing date: 2021-06-21
Publication date: 2022-12-22

Abstract

Hubkolbenmotor mit einem wenigstens eine Kurbelwelle aufnehmenden Kurbelgehäuse und einem Zylindergehäuse (10), wobei das Zylindergehäuse (10) ein wenigstens eine Zylinderlaufbuchse (20), wenigstens einen Zylinderkopf (30) und wenigstens eine ein Ventil, einen Kipphebel und eine Stößelstange aufweisende OHV-Ventilsteuerung aufnehmendes einstückiges Gussteil ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hubkolbenmotor mit einem wenigstens eine Kurbelwelle aufnehmenden Kurbelgehäuse.
Das Kurbelgehäuse stellt als Lagerung der Kurbelwelle einen wichtigen Bestandteil von Verbrennungsmotoren dar. Das regelmäßig als Gussteil gefertigte Gehäuse übernimmt dabei nicht nur die Funktion der Kurbelwellenlagerung, sondern bildet auch die Laufbuchsen zur Aufnahme der Zylinder aus.
Ein Motor mit zwei gegenläufigen Kurbelwellen, die mittels jeweils eine Pleuelstange mit einem gemeinsamen Kolben verbunden sind, weist durch die stark reduzierte Seitenführungskraft des Kolbens und der Ausgleichsfähigkeit aufgrund der gegenläufigen Kurbelwellen Vorteile hinsichtlich des Geräusch- und Vibrationsverhaltens auf. Allerdings entsteht durch die Lage der Kurbelwellen der Bedarf einer längeren Kolbenstange, sodass im Vergleich zu herkömmlichen Motoren mit nur einer Kurbelwelle eine vergrößerte Höhe des Motors - von der Kurbelwellenachse bis zum Zylinderkopf - entsteht.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Motor, insbesondere einen Motor mit zwei gegenläufigen Kurbelwellen, dahingehend weiterzubilden, dass dieser eine möglichst geringe Bauhöhe aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Hubkolbenmotor mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die üblicherweise im Kurbelgehäuse angeordnete Zylinderlaufbuchse mit dem Zylinderkopf in einem im Folgenden als Zylindergehäuse bezeichneten Gehäuse zusammenzufassen, sodass eine herkömmlich erforderliche Zylinderkopfdichtung entfallen kann. Entsprechend entfallen die üblicherweise bei Closed-Deck-Kurbelgehäusen sowohl am Zylinderkopf als auch am Kurbelgehäuse vorgesehenen Deckplatten, sodass die Motorbauhöhe geringer ausfällt und Gewicht eingespart werden kann. Dieses ist insbesondere bei Motoren mit zwei gegensinnig drehenden Kurbelwellen von Vorteil, die aufgrund der Verbindung jeweils eines Kolbens mit beiden Kurbelwellen eher lange Pleuelstangen erfordern und damit zu einer eher großen Bauhöhe beitragen. Schließlich ist bei der erfindungsgemäßen Konstruktion aufgrund entfallender Zylinderkopfschrauben eine gleichmäßigere Zylinderverformung gegeben.
Die Reduktion des Höhenmaßes erfolgt also einerseits durch Verwendung einer unten liegenden Nockenwelle mit Stößelstange und andererseits durch die Integration des Ventilfederraumes, Zylinderkopfes und Stößelstangenraumes in einem gemeinsamen Gehäuseteil. Dadurch wird einerseits der Steuertrieb auf ein Minimum reduziert - auf der anderen Seite entfällt zusätzlich ein oben liegendes Nockenwellenantriebsrad, dass einer geringen Bauhöhe entgegenwirken würde.
Die Integration der Teile im einstückigen Zylindergehäuse erfordert zwar ein vergleichsweise komplexes Gussteil, reduziert aber wesentlich weitere Bearbeitungsschritte, sodass insgesamt mit einer einfacheren Fertigung zu rechnen ist. Geometrisch entfallen die üblicherweise erforderlichen Materialwandstärken an der Zylinderkopfplatte und der Nockenwellengehäuseplatte (jeweils mindestens 10 mm). Die dennoch erforderlichen Materialanhäufungen sind vorliegend in den Bereich verschoben, in dem sie keine zusätzlichen Höhen auftragen - nämlich in den Bereich der Pleuelstange - zwischen Zylinderkopf und Kurbelwelle, da in diesem Bereich die Pleuelstange und der Kurbeltrieb die Höhe vorgeben.
Erfindungsgemäß wird also ein Hubkolbenmotor mit einem wenigstens eine Kurbelwelle aufnehmenden Kurbelgehäuse und einem Zylindergehäuse vorgeschlagen, wobei das Zylindergehäuse ein wenigstens eine Zylinderlaufbuchse, wenigstens einen Zylinderkopf und wenigstens eine ein Ventil, einen Kipphebel und eine Stößelstange aufweisende OHV-Ventilsteuerung aufnehmendes einstückiges Gussteil ist. Insbesondere ist das Zylindergehäuse oberhalb des Kurbelgehäuses angeordnet und mit diesem mittels geeigneter Verbindungsmittel, z.B. Schrauben, verbunden.
Nach einer ersten bevorzugten Ausgestaltung ist die mit der OHV-Ventilsteuerung kooperierende Nockenwelle eine untenliegende Nockenwelle, die besonders bevorzugt auf Höhe der Zylinderlaufbuchse angeordnet ist. Dabei ist die mit der OHV-Ventilsteuerung kooperierende Nockenwelle höchst bevorzugt vom Kurbelgehäuse aufgenommen.
Das Kurbelgehäuse weist weiter bevorzugt einen gegen das Zylindergehäuse mittels einer Stößelfeder federnd gelagerten, mit der Stößelstange der OHV-Ventilsteuerung kooperierenden Stößel auf, sodass die Massenkräfte des Stößels vom Zylindergehäuse abgefangen werden können und sich nicht auf die Stößelstange übertragen. Das Zylindergehäuse bildet also das Widerlager der Stößelfeder, die beim Verschrauben des Zylindergehäuse mit dem Kurbelgehäuse verspannt wird. Auf seiner dem Kurbelgehäuse abgewandten Seite ist das Zylindergehäuse bevorzugt mittels eines Ventildeckels verschlossen ist, wobei die Stößelstange der OHV-Ventilsteuerung von Seiten des Ventildeckels in eine zur Aufnahme einer Stößelstange eingerichtete Stößelstangenaufnahme einsetzbar und aus dieser herausnehmbar ist. Somit ist die Stößelstange leicht bei Reparatur- oder Wartungsarbeiten nach oben entfernbar, ohne den Motor zerlegen zu müssen.
Der Hubkolbenmotor ist weiter bevorzugt derart ausgebildet, dass das Kurbelgehäuse und das Zylindergehäuse eine im Bereich der Zylinderlaufbuchsen angeordnete erste Dichtfläche und eine im Bereich der mit der OHV-Ventilsteuerung kooperierenden Nockenwelle angeordnete zweite Dichtfläche aufweist.
Der Auslasskanal des wenigstens einen Zylinderkopfs 30 ist bevorzugt seitlich am Zylindergehäuse angeordnet, wobei besonders bevorzugt vorgesehen ist, dass der Auslasskanal des wenigstens einen Zylinderkopfs zwischen zwei zur Aufnahme jeweils einer Stößelstange eingerichteter Stößelstangenaufnahmen angeordnet ist.
Die wenigstens eine Zylinderlaufbuchse nimmt weiter bevorzugt einen Zylinder auf, der mittels zwei Pleuelstangen mit jeweils einer im Kurbelgehäuse angeordneten Kurbelwelle verbunden ist, wobei die Kurbelwellen insbesondere zueinander gegensinnig drehend eingerichtet sind. Speziell für diesen Fall ist weiter vorteilhaft, wenn die wenigstens eine Zylinderlaufbuchse im Bereich der ersten Dichtfläche wenigstens eine sich in Längsrichtung der Zylinderlaufbuchse erstreckende radiale Ausnehmung aufweist, wobei höchst bevorzugt eine der radialen Ausnehmung gegenüberliegend angeordnete weitere radiale Ausnehmung vorgesehen ist. Diese Ausnehmungen dienen zum seitlichen Ausweichen der mit dem Kolben verbundenen Pleuelstangen, die aufgrund dieser besonderen Ausgestaltung kürzer als herkömmlich ausgeführt werden können und so ebenfalls zu einer geringen Bauhöhe beitragen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den beigefügten Zeichnungen dargestellten, besonders bevorzugt ausgestalteten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht eines besonders bevorzugt ausgestalteten Zylindergehäuses von oben, und
2 eine perspektivische Ansicht des in 1 dargestellten besonders bevorzugt ausgestalteten Zylindergehäuses von unten.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines besonders bevorzugt ausgestalteten Zylindergehäuses von oben, wobei 2 eine perspektivische Ansicht des in 1 dargestellten besonders bevorzugt ausgestalteten Zylindergehäuses von unten zeigt.
Das Zylindergehäuse 10 ist Bestandteil eines nicht weiter dargestellten Hubkolbenmotors, der zwei gegensinnig drehende, vom nicht dargestellten Kurbelgehäuse aufgenommene Kurbelwellen aufweist, die jeweils mittels jeweils einer Pleuelstange mit einem gemeinsamen Zylinder verbunden sind, wobei die Zylinder in jeweils einer im Zylindergehäuse ausgebildeten Zylinderlaufbuchse 20 aufgenommen sind. Es ist dabei zu erkennen, dass die Zylinderlaufbuchsen 20 in ihrem unteren Bereich, in dem das Zylindergehäuse 10 mit dem darunter angeordneten (nicht dargestellten) Kurbelgehäuse eine erste Dichtfläche 40 ausbildet, eine sich in Längsrichtung der Zylinderlaufbuchse 20 erstreckende radiale Ausnehmung 25 und eine der radialen Ausnehmung 25 gegenüberliegend angeordnete weitere radiale Ausnehmung 25 aufweisen. Diese Ausnehmungen dienen zum seitlichen Ausweichen der mit den Kurbelwellen verbundenen Pleuelstangen und dienen der Reduzierung der allgemeinen Bauhöhe des Motors.
Das monolithische Zylindergehäuse 10 ist als einstückiges Gussteil ausgebildet und weist neben den Zylinderlaufbuchsen 20, die Zylinderköpfe 30 und eine Mehrzahl von aus jeweils einem Ventil, einem Kipphebel und einer Stößelstange bestehenden OHV-Ventilsteuerungen auf. Dabei ist die mit den OHV-Ventilsteuerungen kooperierende Nockenwelle eine untenliegende Nockenwelle, die auf Höhe der Zylinderlaufbuchse 20 angeordnet ist. Dabei ist die mit der OHV-Ventilsteuerung kooperierende Nockenwelle vom Kurbelgehäuse aufgenommen.
Insbesondere nimmt das Kurbelgehäuse einen gegen das Zylindergehäuse federnd gelagerten, mit der Stößelstange der OHV-Ventilsteuerung kooperierenden Stößel auf, wobei Kurbelgehäuse und Zylindergehäuse 10 im Bereich der mit der OHV-Ventilsteuerung kooperierenden Nockenwelle eine zweite Dichtfläche 50 aufweisen.
Auf der Oberseite des Zylindergehäuses ist das Zylindergehäuse 10 auf seiner dem Kurbelgehäuse abgewandten Seite mittels eines Ventildeckels verschlossen, wobei die Stößelstange der OHV-Ventilsteuerung von Seiten des Ventildeckels in eine zur Aufnahme einer Stößelstange eingerichtete Stößelstangenaufnahme einsetzbar und aus dieser herausnehmbar ist.
Die Zylinderkopfauslässe 30 sind jeweils seitlich am Zylindergehäuse 10 angeordnet, wobei einige Zylinderköpfauslässe 30 platzsparend zwischen zwei zur Aufnahme jeweils einer Stößelstange eingerichteter Stößelstangenaufnahmen 60 angeordnet sind.

Claims

Hubkolbenmotor mit einem wenigstens eine Kurbelwelle aufnehmenden Kurbelgehäuse und einem Zylindergehäuse (10), wobei das Zylindergehäuse (10) ein wenigstens eine Zylinderlaufbuchse (20), wenigstens einen Zylinderkopf (30) und wenigstens eine ein Ventil, einen Kipphebel und eine Stößelstange aufweisende OHV-Ventilsteuerung aufnehmendes einstückiges Gussteil ist.
Hubkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der OHV-Ventilsteuerung kooperierende Nockenwelle eine untenliegende Nockenwelle ist.
Hubkolbenmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle auf Höhe der Zylinderlaufbuchse (20) angeordnet ist.
Hubkolbenmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der OHV-Ventilsteuerung kooperierende Nockenwelle vom Kurbelgehäuse aufgenommen ist.
Hubkolbenmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kurbelgehäuse einen gegen das Zylindergehäuse (10) federnd gelagerten, mit der Stößelstange der OHV-Ventilsteuerung kooperierenden Stößel aufweist.
Hubkolbenmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kurbelgehäuse und das Zylindergehäuse (10) eine im Bereich der Zylinderlaufbuchsen (20) angeordnete erste Dichtfläche (40) und eine im Bereich der mit der OHV-Ventilsteuerung kooperierenden Nockenwelle angeordnete zweite Dichtfläche (50) aufweist.
Hubkolbenmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylindergehäuse (10) auf seiner dem Kurbelgehäuse abgewandten Seite mittels eines Ventildeckels verschlossen ist, wobei die Stößelstange der OHV-Ventilsteuerung von Seiten des Ventildeckels in eine zur Aufnahme einer Stößelstange eingerichtete Stößelstangenaufnahme einsetzbar und aus dieser herausnehmbar ist.
Hubkolbenmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslasskanal des wenigstens einen Zylinderkopfs (30) seitlich am Zylindergehäuse (10) angeordnet ist.
Hubkolbenmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslasskanal des wenigstens einen Zylinderkopfs (30) zwischen zwei zur Aufnahme jeweils einer Stößelstange eingerichteter Stößelstangenaufnahmen (60) angeordnet ist.
Hubkolbenmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Zylinderlaufbuchse (20) einen Zylinder aufnimmt, der mittels zwei Pleuelstangen mit jeweils einer im Kurbelgehäuse angeordneten Kurbelwelle verbunden ist.
Hubkolbenmotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwellen gegensinnig drehend eingerichtet sind.
Hubkolbenmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Zylinderlaufbuchse (20) im Bereich der ersten Dichtfläche (40) wenigstens eine sich in Längsrichtung der Zylinderlaufbuchse (20) erstreckende radiale Ausnehmung (25) aufweist.
Hubkolbenmotor nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine der radialen Ausnehmung (25) gegenüberliegend angeordnete weitere radiale Ausnehmung (25).