DE1131945B

DE1131945B - Zweiteiliges Kurbelgehaeuse aus Leichtmetall fuer Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE1131945B
Application number: DEP26660A
Authority: DE
Inventors: Robert Binder
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 1961-02-25
Filing date: 1961-02-25
Publication date: 1962-06-20

Description

Zweiteiliges Kurbelgehäuse aus Leichtmetall für Brennkraftmaschinen Es ist allgemein bekannt, daß in Längsrichtung geteilte Kurbelgehäuse für Brennkraftmaschinen aus Leichtmetall, vor allem solche aus einer Magnesiumlegierung, sowohl bei der Bearbeitung des Gehäuses, als auch im Betrieb der Brennkraftmaschine Schwierigkeiten bereiten. Bei der Bearbeitung des Kurbelgehäuses lösen sich Spannungen, die beim; Auseinandernehmen der Gehäusehälften zum Einbau der Getriebeteile einen Versatz der Lagerbohrungen zur Folge haben. Andererseits unterliegt das Gehäuse unterschiedlichen Wärmebeanspruchungen, so daß hierdurch ebenfalls Spannungen und Dehnungen auftreten. Es müssen deshalb besondere Vorkehrungen zur sicheren Lagerung der Kurbelwelle getroffen werden.
Die Erfindung bezieht sich somit auf ein zweiteiliges Kurbelgehäuse aus Leichtmetall für Brennkraftmaschinen mit Gleitlagern zur Abstützung der Lagerzapfen der Kurbelwelle. Hierzu sind bereits Ausführungen bekanntgeworden, bei welchen zum Ausrichten und zur Zentrierung der Gehäusehälften Paßstifte vorgesehen sind. Da diese jedoch mit Abstand von der Achse der Kurbelwelle im Gehäuse vorgesehen werden können, wird hierdurch das Verziehen und die Versetzung der Lagerbohrungen lediglich gemildert, jedoch nicht ausgeschaltet. Es wurde bereits auch vorgeschlagen, die Kurbelwelle in Leichtmetalllagern abzustützen, wobei die außenliegenden Lager geschlossen sind und als Zentrierringe für die Kurbelgehäusehälften wirken. Die Leichtmetallager haben jedoch den Nachteil, daß sie äußerst wärmeempfindlich sind. Dies hat zur Folge, daß, je nach Auslegung, diese im kalten Zustand zum Klemmen neigen oder in warmem Zustand ein Spiel besitzen. Diese Merkmale führen zu einem raschen Verschleiß der Lager und anderer Teile der Brennkraftmaschine.
Diese Nachteile werden gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß erstens die Lagerzapfen (Hi tiptlager) der Kurbelwelle ausschließlich in geteilten Stahlstützlagern gelagert sind, und daß zweitens die Kurbelgehäusehälften im zusammengebauten Zustand durch außerhalb der eigentlichen Lagerung der Kurbelwelle in den Stirnwänden des Gehäuses vorgesehene, geschlossene Ringe zueinander ausgerichtet und zentriert werden.
Die Erfindung besteht nicht aus dem erst- oder zweltgenannten Merkmal als solchem, wohl aber in der gemeinsamen Verwirklichung dieser zwei Maßgehäuse für Brennkraftmaschinen.
Bezüglich der Erklärung des Zusammenwirkens der beiden Merkmale ist es erforderlich, auf den Stand der Technik einzugehen. Kurbelgehäuse aus Leichtmetall, insbesondere aus einer Magnesiumlegierung, sind außerordentlich wärmeempfindlich. Zudem sind in den Gußstücken Spannungen vorhanden, deren Beseitigung besondere Vorkehrungen erfordert. Bei der Bearbeitung, insbesondere .der Kurbelwellenlagerbohrungen, wäre es notwendig, die Bearbeitung mehrmals zu unterbrechen, um dem Gußteil Zeit zum Entspannen zu geben. Dies mag zwar bei der Einzelanfertigung vertretbar sein, nicht aber bei einer Serienfabrikation. Um ein Verschieben der Achse der Kurbelwellenlager beim Lösen der Spannungen in den Gußstücken zu verhindern, hat man Verschiedentlich die 'beiden iC'y_.@dü,°C< der K3irLciwellenlagerung als geschlossene Leichtmetallringe und die anderen Lager als geteilte Lagerschalen ausgebildet. Eine solche Lagerung der Kurbelwelle hat Sich zwar in, eEw_nein bewähri:, t_iieä sginoch Nachteile, da der Werkstoff relativ stark wärmeempfindlich ist. Wenn das Lagerspiel beim kalten Motor zutreffend ist, so wird dieses im Betrieb viel zu groß. Wenn hingegen umgekehrt bei betriebswarmem Motor das richtige Spiel vorhanden ist, so klemmen die Lager im kalten Zustand.
Diese Nachteile wirken sich vor allem bei HochleistungSmotoren aus Lind führen zu einem allzu raschen Verschleiß der Lager. Darüber hinaus bewirkt ein Ausschlagen der Lager eine Unwucht der Kurbelwelse, die zu Brüchen führen kann.
Diese Mängel werden durch die Kombination der obengenannten zwei Maßregeln vermieden. Die an sich bekannten Stahlstützlager, die in geteilter Ausführung zur Anwendung kommen, sind wärmefest und nicht jenen Dehnungen unterworfen wie die Leichtmetallager. Dadurch wird die Lagerung der Kurbelwelle verbessert, da stets. ein im wesentlichen konstantes Lagerspiel vorhanden ist. Diese Lagerschalen können aber die Zentrierung der Kurbelgehäusehälften nicht bewerkstelligen. Hierzu sind entsprechend dem zweiten Merkmal außerhalb der eigentlichen Kurbelwellenlagerung geschlossene Ringe vorgesehen, die in den Stirnwänden des Kurbelgehäuses untergebracht sind.
Durch diese Ringe werden die beiden Kurbelgehäusehälften sowohl in axialer als auch in radialer Richtung mit Bezug auf die Kurbelwellenachse ausgerichtet und festgehalten.
Eine einfache und wirkungsvolle Anordnung nach der Erfindung ergibt sich weiter dadurch, daß zumindest einer der Ringe durch einen Zentrierflansch gebildet wird, welcher an der Schwungradseite des Kurbelgehäuses vorgesehen ist und in unmittelbarer Nähe des letzten, beispielsweise als Bundlager ausgebildeten Kurbelwellenlagers mit geringem radialem Abstand von demselben angeordnet ist. Weiter ist das dem Schwungrad gegenüberliegende Ende der Kurbelwelle in einer als Beruhigungslager ausgebildeten Abstützung gelagert, die durch einen geschlossenen Ring gebildet wird und eine Zentrierung für die Gehäusehälften des Kurbelgehäuses darstellt.
In den Zeichnungen, die eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung darstellen, sind Fig.1 ein Mittellängsschnitt durch das Kurbelgehäuse einer Brennkräftmaschine mit gegenüberliegenden Zylinderreihen, Fig. 2 ein Schritt nach der Linie 11-1I der Fig. 1, Fig. 3 ein Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 1 und Fig. 4 ein Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 1. Das Kurbelgehäuse 1 besteht aus zwei Hälften 2, 3, deren Trennebene in der senkrechten Mittellängsebene des Kurbelgehäuses liegt; im Bereich der Trennebene sind die Kurbelgehäusehälften 2, 3 jeweils mit einem Randflansch 4 versehen, der sich über den gesamten Umfang des Gehäuses erstreckt und Bohrungen 5 für nicht dargestellte Schrauben aufweist, durch welche die beiden Hälften des Kurbelgehäuses in zusammengebautem Zustand gehalten werden.
Das Kurbelgehäuse ist aus einer Leichtmetalllegierung, vorzugsweise einer Magnesiumlegierung, hergestellt und besitzt Zwischenwände 6, 6'. Diese Wände dienen zur Lagerung der im Kurbelgehäuse untergebrachten Kurbelwelle 7.
Die Kurbelwelle 7 besitzt koaxial zueinander angeordnete Hauptlagerzapfen 8 sowie Pleuellagerzapfen 9. Die Anzahl der Pleuellagerzapfen 9 entspricht der Zahl der Zylinder der Brennkraftmaschine, so daß das Ausführungsbeispiel ein Kurbelgehäuse für einen Vierzylinder-Boxermotor mit aus je zwei Zylindern bestehenden, gegenüberliegenden Zylinderreihen zeigt. Zur Lagerung der Hauptlagerzapfen 8 der Kurbelwelle 7 sind zweiteilige Lager 10 vorgesehen, die in Bohrungen 11 der Zwischenwände bzw. Bohrungen 12 in Wänden des Kurbelgehäuses untergebracht sind.
Die Lager sind als Stahlstützlager einer an sich bekannten Konstruktion ausgebildet, so daß bei einem wesentlich geringeren Aufwand gegenüber Rollenlagern eine hohe Belastbarkeit und Gleitgeschwindigkeit bei geringem Verschleiß und Laufspiel erreicht wird.
An der Kurbelwelle 7 ist ein Schwungrad 13 angeordnet, welches mit einem Flansch 14 auf das Kurbelwellenende aufgesetzt und mittels Schrauben 15 sowie Paßstiften 16 gehalten ist. An dem dem Schwungrad gegenüberliegenden Ende der Kurbelwelle ist ein Zahnrad 17 für den Antrieb des Steuerungsantriebs vorgesehen. Es können an diesem Teil der Kurbelwelle gegebenenfalls weitere, in der Zeichnung nicht dargestellte Zahnradtriebe für Hilfsaggregate der Brennkraftmaschine, beispielsweise Verteiler, angeordnet sein.
Da alle Kurbelwellenzapfen in Stahlstützlagern abgestützt sind, wurden gemäß der Erfindung im Bereich der Enden der Kurbelwelle geschlossene Ringe 18,1.9 vorgesehen, die die Aufgabe haben, die beiden Hälften 2; 3 des Kurbelgehäuses 1 zueinander auszurichten und zu zentrieren. Der Ring 18 ist an der dem Schwungrad benachbarten Stirnwand des Kurbelgehäuses angeordnet und besitzt einen Ringflansch 20, der in eine Ausdrehung der Kurbelgehäusehälften in zusammengebautem Zustand eingreift. Durch Schrauben 21 (Fig: 4) ist der Ring 18 am Kurbelgehäuse befestigt. Der Durchmesser des Rings ist wenig größer als der Durchmesser des zunächst liegenden Kurbelwellenhauptlagers, das vorzugsweise als Bundlager ausgebildet ist und zur axialen Festlegung der Kurbelwelle dient. Dadurch verbleibt zwischen dem Ring und dem Lager lediglich eine schmale Fläche von der Gehäusewandung, deren Ausdehnung keinen nachteiligen Einfluß ausübt.
Der andere Ring 19 ist im vorliegenden Fall als ein die Kurbelwelle umfassendes Lager ausgebildet und wirkt als Beruhigungslager für das Kurbelwellenende. Da das Lager 19 lediglich das Aufkommen von Schwingungen bzw. Flattererscheinungen an der Kurbelwelle unterbinden soll, kann dieses aus Leichtmetall bestehen.
Diese Vereinigung eines Zentrierrings für die Kurbelgehäusehälften mit einem Beruhigungslager für die Kurbelwelle ist in den vorliegenden Zeichnungen als ein mögliches Ausführungsbeispiel zu verstehen. Wenn die Kurbelwelle dagegen keinen über das letzte Kurbelwellenlager vorstehenden Wellenstummel besitzt, so kann lediglich ein Flanschring, wie auf der Schwungradseite des Ausführungsbeispiels dargestellt, angeordnet werden.

Claims

PATENTAi-4SPRZ ÜCHE: 1. Zweiteiliges Kurbelgehäuse aus Leichtmetall für Brennkraftmaschinen mit Gleitlagern zur Abstützung der Lagerzapfen der Kurbelwelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerzapfen (8) der Kurbelwelle (7) ausschließlich in geteilten Stahlstützlagern (10) gelagert sind, und daß die Kurbelgehäusehälften (2, 3) im zusammengebauten Zustand durch außerhalb der Lagerung der Kurbelwelle in den Stirnwänden des Gehäuses vorgesehene, geschlossene Ringe (18, 19) zueinander ausgerichtet und zentriert sind.
2. Zweiteiliges Kurbelgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der Ringe durch einen Zentrierflansch (18) gebildet wird, welcher an der Schwungradseite des Kurbelgehäuses vorgesehen und in unmittelbarer Nähe des letzten, beispielsweise als Bundlager ausgebildeten, Kurbelwellenlagers mit geringem radialem Abstand von demselben angeordnet ist.
3. Zweiteiliges Kurbelgehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Schwungrad gegenüberliegende Ende der Kurbelwelle in einer als Beruhigungslager (19) ausgebildeten Abstützung gelagert ist, wobei das Beruhigungslager durch einen geschlossenen Ring gebildet wird, welcher die Zentrierung für die Hälften des Kurbelgehäuses darstellt. In Betracht gezogene Druckschriften: »Die Motoren der Personenkraftwagen« von Dipl.-Ing. K. W i e c k i n g und Ing. R. G e b a u e r, Chr. Belser Verlag, Stuttgart, 1941, S. 231 und 232.