DE1526583B2 - Hubkolbenbrennkraftmaschine mit hängender Kurbelwellenlagerung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit hängender Kurbelwellenlagerung, bei der die Kurbelwellenlagerdeckel mit den Kurbelgehäuseseitenwänden mittels Schrauben verspannt sind.

Im modernen Motorenbau bemüht man sich seit langem, das Leistungsgewicht von Brennkraftmaschinen heraufzusetzen. Dabei treten besondere Schwierigkeiten bei der Gestaltung der Brennkraftmaschinengehäuse auf, dabei der Verminderung der Wandstärken auf Grund besserer Werkstoffe die Steifigkeit des Gehäuses stark verringert wird. Die Steifigkeit des Gehäuses kann trotz dünner Wandstärken erhalten bleiben, wenn man für die Konstruktion solcher Gehäuse biege- und torsionssteife Formen wählt. Als besonders torsions- und biegesteif gelten Kastenprofile. Man ist daher stets bemüht gewesen, insbesondere bei wassergekühlten Hubkolbenbrennkraftmaschinen, die Zylinderköpfe in kastenförmigen Gehäusen anzuordnen.

Die Gestaltung des Kurbelgehäuses als kastenförmiger Träger stößt auf Schwierigkeiten, weil hierbei besonders auf die leichte Montage der Kurbelwelle und der Kurbelwellenlager geachtet werden muß. Ungeachtet dessen hat man in Sonderfällen auf die einfache Montage der Kurbelwelle verzichtet und das Kurbelgehäuse als Tunnelgehäuse ausgebildet.

Sieht man von der letztgenannten Lösungsmöglichkeit ab, so zeigen Versuche, daß bei wassergekühlten Hubkolbenbrennkraftmaschinen der größte Anteil zur Steifigkeit des Gehäuses durch die kastenförmigen Gehäuseteile der Zylinderblöcke beigetragen wird. Um auch das Kurbelgehäuse zur Erhöhung der Steifigkeit heranzuziehen, sind verschiedene Möglichkeiten bekannt. So werden z. B. bei luftgekühlten Brennkraftmaschinen, bei denen die kastenförmigen Gehäuseteile der Zylinderblöcke fehlen, Versteifungsrippen im Kurbelgehäuse angeordnet.

Es ist ferner bekannt, bei Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit hängender Kurbelwellenlagerung die Kurbelwellenlagerdeckel mit den Kurbelgehäuseseitenwänden zu verspannen. Die Verspannung erfolgt dabei in der mittleren Querebene der Kurbelwellenlager (USA.-Patent 2 752 896) oder symmetrisch dazu (USA.-Patent 2 966 146). In beiden Fällen ist der Lagerdeckel, der zur Verspannung mit herangezogen wird, in eine Aussparung einer Gehäusezwischenwand eingelassen, so daß zwischen dem Lagerdeckel und den Gehäuseseitenwänden noch ein Stück Gehäusezwischenwand verbleibt. Während im ersten Fall die Spannelemente nicht in axialer Richtung versetzt sind, ist im zweiten Fall der axiale Versatz durch die Breite des Lagerdeckels und der sich anschließenden Zwischenwand begrenzt. Das hat zur Folge, daß die Spannelemente bei Biegung oder Torsion um die Längsachse der Maschine nur ein kleines Moment aufnehmen können und daher bezüglich dieser Beanspruchung zur Steifigkeit des Gehäuses wenig beitragen.

Versuche haben ergeben, daß durch diese Maßnahme keine wesentliche Steigerung der Steifigkeit zu erreichen ist. Zwar erhält das Gehäuse in einem kleinen Bereich der mittleren Querebene der Kurbelwellenlager eine biegesteife und torsionssteife Kastenform, jedoch wird die Torsions- und Biegesteifigkeit des gesamten Gehäuses kaum erhöht.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, bei Hubkolbenbrennkraftmaschinen der eingangs beschriebenen Art die Steifigkeit des Maschinengehäuses zu erhöhen und dabei die gute Zugänglichkeit der Kurbelwelle und der Kurbelwellenlager zu erhalten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kurbelwellenlagerdeckel im Bereich der freien, nach außen weisenden, flanschförmigen Enden der Kurbelgehäuseseitenwände in axialer Richtung beidseits flanschförmige Ansätze aufweisen, an denen die Schrauben angreifen.

Durch die erfindungsgemäße Gestaltung ist es möglieh, daß die Anschlußstellen der biegesteifen Brücken in einen Bereich verlegt werden, der außerhalb des für die Freigängigkeit der Kurbelwangen, Gegengewichte und Pleuelgeigen erforderlichen Bereichs liegen, und jede der biegesteifen Brücken auf einer breiteren als durch die Lagerbreite gegebenen Basis angeschlossen werden, was eine Erhöhung der Steifigkeit des Kurbelgehäuses mit sich bringt, da sie auf diese Weise größere Momente aufnehmen und für das nach unten offene Kurbelgehäuse weitgehend die für die Steifigkeit günstigere geschlossene Form erreicht wird. Für einen guten Kraftschluß eignen sich besonders die Bereiche der freien nach außen weisenden flanschförmigen Enden der Kurbelgehäuseseitenwände, die für sich schon eine gute Formsteifigkeit aufweisen. Versuche haben ergeben, daß durch die erfindungsgemäßen Vorschläge die Torsionssteifigkeit und die Biegesteifigkeit um die Achse mit dem kleinsten Widerstandsmoment um 300 bzw. 100 °/o gesteigert werden können.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. ·

Die Abbildung zeigt in perspektivischer Ansicht das Maschinengehäuse einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit zwei ausgebauten' Kurbelwellenlagerdeckein.

Mit 1 ist das Maschinengehäuse einer wassergekühlten Hubkolbenbrennkraftmaschine bezeichnet, das aus einem Zylinderblock 2 und einem Kurbelgehäuse 3 besteht. Das Kurbelgehäuse 3 ist nach unten geöffnet. In die Öffnung 4 sind Lagerdeckel 5 eingepaßt, die mit halbzylindrischen Ausnehmungen 8 in Stirnwänden 6 bzw. Zwischenwänden 7 des Kurbelgehäuses 3 die Kurbelwellenlager bilden. Beiderseits der mittleren Querebene der Kurbelwellenlager, in der Durchgangslöcher 9 für die nicht dargestellten Lagerschrauben vorgesehen sind, sind in den freien. nach außen weisenden flanschförmigen Enden 10 der Kurbelgehäuseseitenwände 12 Bohrungen 11 für Spannschrauben 13 angeordnet. Die Lagerdeckel 5 weisen in axialer Richtung beidseits flanschförmige Ansätze 14 mit Gewindebohrungen 15 auf, in die die Spannschrauben 13 eingreifen. Die flanschförmigen Ansätze der Kurbelwellenlagerdeckel--können auch in einem besonderen Bauteil ausgeführt sein, das auch für mehrere Lagerdeckel gemeinsam einstückig ausgebildet sein kann.

Patentanspruch:

Hubkolbenbrennkraftmaschine mit hängender Kurbelwellenlagerung, bei der die Kurbelwellenlagerdeckel mit den Kurbelgehäuseseitenwänden mittels Schrauben verspannt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwellenlagerdeckel (5) im Bereich der freien, nach außen weisenden, flanschförmigen Enden (10) der Kurbelgehäuseseitenwände (12) in axialer Richtung beidseits flanschförmige Ansätze (14) aufweisen, an denen die Schrauben (13) angreifen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit hängender Kurbelwellenlagerung, bei der die Kurbelwellenlagerdeckel mit den Kurbelgehäuseseitenwänden mittels Schrauben verspannt sind.

   Im modernen Motorenbau bemüht man sich seit langem, das Leistungsgewicht von Brennkraftmaschinen heraufzusetzen. Dabei treten besondere Schwierigkeiten bei der Gestaltung der Brennkraftmaschinengehäuse auf, da bei der Verminderung der Wandstärken auf Grund besserer Werkstoffe die Steifigkeit des Gehäuses stark verringert wird. Die Steifigkeit des Gehäuses kann trotz dünner Wandstärken erhalten bleiben, wenn man für die Konstruktion solcher Gehäuse biege- und torsionssteife Formen wählt. Als besonders torsions- und biegesteif gelten Kastenprofile. Man ist daher stets bemüht gewesen, insbesondere bei wassergekühlten Hubkolbenbrennkraftmaschinen, die Zylinderköpfe in kastenförmigen Gehäusen anzuordnen.

   Die Gestaltung des Kurbelgehäuses als kastenförmiger Träger stößt auf Schwierigkeiten, weil hierbei besonders auf die leichte Montage der Kurbelwelle und der Kurbelwellenlager geachtet werden muß. Ungeachtet dessen hat man in Sonderfällen auf die einfache Montage der Kurbelwelle verzichtet und das Kurbelgehäuse als Tunnelgehäuse ausgebildet.

   Sieht man von der letztgenannten Lösungsmöglichkeit ab, so zeigen Versuche, daß bei wassergekühlten Hubkolbenbrennkraftmaschinen der größte Anteil zur Steifigkeit des Gehäuses durch die kastenförmigen Gehäuseteile der Zylinderblöcke beigetragen wird. Um auch das Kurbelgehäuse zur Erhöhung der Steifigkeit heranzuziehen, sind verschiedene Möglichkeiten bekannt. So werden z. B. bei luftgekühlten Brennkraftmaschinen, bei denen die kastenförmigen Gehäuseteile der Zylinderblöcke fehlen, Versteifungsrippen im Kurbelgehäuse angeordnet.

   Es ist femer bekannt, bei Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit hängender Kurbelwellenlagerung die Kurbelwellenlagerdeckel mit den Kurbelgehäuseseitenwänden zu verspannen. Die Verspannung erfolgt dabei in der mittleren Querebene der Kurbelwellenlager (USA.-Patent 2 752 896) oder symmetrisch dazu (USA.-Patent 2 966 146). In beiden Fällen ist der Lagerdeckel, der zur Verspannung mit herangezogen wird, in eine Aussparung einer Gehäusezwischenwand eingelassen, so daß zwischen dem Lagerdeckel und den Gehäuseseitenwänden noch ein Stück Gehäusezwischenwand verbleibt. Während im ersten Fall die Spannelemente nicht in axialer Riehtung versetzt sind, ist im zweiten Fall der axiale Versatz durch die Breite des Lagerdeckels und der sich anschließenden Zwischenwand begrenzt. Das hat zur Folge, daß die Spannelemente bei Biegung oder Torsion um die Längsachse der Maschine nur ein kleines Moment aufnehmen können und daher bezüglich dieser Beanspruchung zur Steifigkeit des Gehäuses wenig beitragen.

   Versuche haben ergeben, daß durch diese Maßnahme keine wesentliche Steigerung der Steifigkeit zu erreichen ist. Zwar erhält das Gehäuse in einem kleinen Bereich der mittleren Querebene der Kurbelwellenlager eine biegesteife und torsionssteife Kastenform, jedoch wird die Torsions- und Biegesteifigkeit des gesamten Gehäuses kaum erhöht.

   Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, bei Hubkolbenbrennkraftmaschinen der eingangs beschriebenen Art die Steifigkeit des Maschinengehäuses zu erhöhen und dabei die gute Zugänglichkeit der Kurbelwelle und der Kurbelwellenlager zu erhalten.

   Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kurbelwellenlagerdeckel im Bereich der freien, nach außen weisenden, flanschförmigen Enden der Kurbelgehäuseseitenwände in axialer Richtung beidseits flanschförmige Ansätze aufweisen, an denen die Schrauben angreifen.

   Durch die erfindungsgemäße Gestaltung ist es möglich, daß die Anschlußstellen der biegesteifen Brücken in einen Bereich verlegt werden, der außerhalb des für die Freigängigkeit der Kurbelwangen, Gegengewichte und Pleuelgeigen erforderlichen Bereichs liegen, und jede der biegesteifen Brücken auf einer breiteren als durch die Lagerbreite gegebenen Basis angeschlossen werden, was eine Erhöhung der Steifigkeit des Kurbelgehäuses mit sich bringt, da sie auf diese Weise größere Momente aufnehmen und für das nach unten offene Kurbelgehäuse weitgehend die für die Steifigkeit günstigere geschlossene Form erreicht wird. Für einen guten Kraftschluß eignen sich besonders die Bereiche der freien nach außen weisenden flanschförmigen Enden der Kurbelgehäuseseitenwände, die für sich schon eine gute Formsteifigkeit aufweisen. Versuche haben ergeben, daß durch die erfindungsgemäßen Vorschläge die Torsionssteifigkeit und die Biegesteifigkeit um die Achse mit dem kleinsten Widerstandsmoment um 300 bzw. 100 % gesteigert werden können.

   In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. ""■ ·

   Die Abbildung zeigt in perspektivischer Ansicht das Maschinengehäuse einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit zwei ausgebauten¹ Kurbelwellenlagerdeckeln.

   Mit 1 ist das Maschinengehäuse einer wassergekühlten Hubkolbenbrennkraftmaschine bezeichnet, das aus einem Zylinderblock 2 und einem Kurbelgehäuse 3 besteht. Das Kurbelgehäuse 3 ist nach unten geöffnet. In die Öffnung 4 sind Lagerdeckel 5 eingepaßt, die mit halbzylindrischen Ausnehmungen 8 in Stirnwänden 6 bzw. Zwischenwänden 7 des Kurbelgehäuses 3 die Kurbelwellenlager bilden. Beiderseits der mittleren Querebene der Kurbelwellenlager, in der Durchgangslöcher 9 für die nicht dargestellten Lagerschrauben vorgesehen sind, sind in den freien, nach außen weisenden flanschförmigen Enden 10 der Kurbelgehäuseseitenwände 12 Bohrungen 11 für Spannschrauben 13 angeordnet. Die Lagerdeckel 5 weisen in axialer Richtung beidseits flanschförmige Ansätze 14 mit Gewindebohrungen 15 auf, in die die Spannschrauben 13 eingreifen. Die flanschförmigen Ansätze der Kurbelwellenlagerdeckel- können auch in einem besonderen Bauteil ausgeführt sein, das auch für mehrere Lagerdeckel gemeinsam einstückig ausgebildet sein kann.

   Patentanspruch:

   Hubkolbenbrennkraftmaschine mit hängender Kurbelwellenlagerung, bei der die Kurbelwellenlagerdeckel mit den Kurbelgehäuseseitenwänden mittels Schrauben verspannt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwellenlagerdeckel (5) im Bereich der freien, nach außen weisenden, flanschförmigen Enden (10) der Kurbelgehäuseseitenwände (12) in axialer Richtung beidseits flanschförmige Ansätze (14) aufweisen, an denen die Schrauben (13) angreifen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen