DE19511285C2

DE19511285C2 - Hauptlager für Mehrzylinder-Hubkolben-Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE19511285C2
Application number: DE1995111285
Authority: DE
Inventors: Frank V Crocco; Thomas J Heater; Soonkwan Kwon
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1994-04-11
Filing date: 1995-03-28
Publication date: 1997-09-11
Anticipated expiration: 2015-03-29
Also published as: GB2288436A; GB9505708D0; DE19511285A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Hauptlager von Mehrzylinder-Hub kolben-Verbrennungsmotoren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Hauptlager von Mehrzylinder-Hubkolben-Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen - wie bspw. in der DE 33 05 731 A1 aufgezeigt - sind in unterschiedlichen Bauweisen bekannt, wobei mit dem Begriff "Hauptlager" die Lager zur Lagerung der Kurbelwelle des Motors bezeichnet werden.

In den Fig. 4 bis 7 der beigefügten Zeichnungen sind Bau weisen bekannter Hauptlager dargestellt. Bei dem in Fig. 6 dargestellten Hauptlager weist ein Lagerdeckelsattel einen in einen Zylinderblock 100 eingesenkten Bereich auf, derart, daß sich ein Lagerdeckel 102 in den eingesenkten Bereich ein schmiegen kann. Man hat versucht, diese Bauweise zu verbes sern, beispielsweise durch den Einsatz von in Fig. 7 dargestellten Paßstiften 104, mittels derer der Lagerdeckel 102 zu einem Hauptlager-Segment derart ausgerichtet wird, daß eine seitliche Bewegung verhindert wird. Bei den in Fig. 4 und Fig. 5 dargestellten Bauweisen werden Dübel verwendet, welche bei der in Fig. 4 dargestellten Bauweise zwischen den Lagerdeckel 102 und das Hauptlager-Segment eingepreßt werden, und die im Falle der in Fig. 5 dargestellten Bauweise als mit Absätzen versehene Bolzen 108 ausgebildet sind. Mit den Dübeln gemäß Fig. 4 und mit den mit Absätzen versehenen Bolzen gemäß Fig. 5 wird eine Führung an in dem Lagerdeckel 102 und dem gegenüberliegenden Hauptlager-Segment ausgebildeten Paßbohrungen bewirkt. Die bekannten Bauarten sind dann praktikabel, wenn sowohl der Zylinderblock als auch der Hauptlagerdeckel 102 aus Eisen-Materialien, wie zum Beispiel Gußeisen, bestehen. Probleme treten jedoch bei der Verwendung von Motorblöcken aus Aluminium mit Lagerdeckeln aus Eisenmetall auf. Diese Probleme beruhen auf den unterschiedlichen Wärmeausdehnungen von Aluminium oder Magnesium und Eisen. Bei dem in Fig. 6 dargestellten herkömmlichen äußeren Lagerdecksattel hat der höhere Wärmeausdehnungskoeffizient von Aluminium zur Folge, daß sich der eingesenkte Abschnitt in dem Hauptlager-Segment des Blocks 100 von dem eisernen Lagerdeckel weg ausdehnt, und daß sich demzufolge der Lagerdeckel 102 in einer parallel zu den Paßflächen des Deckels und des Hauptlager-Segments verlaufenden Richtung bewegt, was dazu führt, daß die Ausrichtung der Kurbelwellenbohrung aufgehoben wird. Mit Dü beln, wie in Fig. 4 dargestellt, kann zwar die Ausrichtung der Kurbelwellenbohrung aufrecht erhalten werden, aber der Einsatz von Dübeln erfordert eine zusätzliche Bearbeitung der Komponententeile mit entsprechend größerem Aufwand. Weiterhin wird bei dem Vorhandensein von Dübeln die Montage der Lager deckel erschwert. Wenn Hohldübel vorgesehen sind, erfordert dies wiederum eine zusätzliche Bearbeitung und damit Kosten. Bei der in Fig. 5 gezeigten Bauweise mit Absatzbolzen wird zwar eine gewisse Kontrolle der Wärmeausdehnung von Alumi nium- oder Leichtmetallegierungs-Zylinderblöcken erzielt. In folge von Bearbeitungstoleranzen und eines zwischen der Blocksenkbohrung und den Dübelabsätzen, der Blocksenkbohrung und der Lagerdeckelsenkbohrung sowie dem Dübelabsatz zu der Lagerdeckelsenkbohrung hin auftretenden Spiels, kann trotzdem eine Bewegung erfolgen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hauptlager zu schaffen, bei dem mit einfacheren Mitteln die Ausrichtung der Kurbelwellenbohrung auch bei ungleicher Wär meausdehnung zwischen Motorblock und Lagerdeckeln gewährlei stet ist.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Die vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten bei dem Versuch, die unerwünschten Effekte aufgrund unterschiedlicher Wärme ausdehnung von Aluminium-Motorblöcken und Eisenmetall-Lager deckeln zu beheben, werden durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Bauweise eines Hauptlagers vermieden. Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Bauweise wird die Stirnfläche des jeweiligen Hauptlager-Segmentes derart wirksam von dem jeweiligen Hauptlagerdeckel überdeckt, daß keine radiale Auswärtsbewegung des Hauptlager-Segmentes in eine Richtung parallel zur Trennlinie zwischen dem Hauptlager-Segment und dem Deckel erfolgt.

Ein Hauptlager für Mehrzylinder-Hubkolben-Verbrennungsmotoren gemäß der Erfindung weist einen Zylinderblock mit mehreren Hauptlager-Segmenten auf, wobei jedes Hauptlager-Segment einen Teil einer halbkreisförmigen Kurbelwellenlager-Halte rungsöffnung aufweist. Mindestens eine Stirnfläche des Haupt lager-Segmentes weist gestuft ausgebildete Paßflächen zur An lage gegen einen Lagerdeckel auf. Die erfindungsgemäß vorge sehene Bauweise umfaßt ferner mehrere zur Anlage gegen das jeweilige Hauptlager-Segment vorgesehene Lagerdeckel, um auf diese Weise mehrere vollständige Lageraufnahmen für eine Kur belwelle zu bilden, wobei zumindest ein Lagerdeckel mit ge stuften Paßflächen ausgebildet ist, welche mit der mindestens einen gestuft ausgebildeten Paßfläche des Hauptlager- Segmentes derart in Kontakt stehen, daß die Paßflächen des Lagerdeckels und des Hauptlager-Segmentes so ineinandergreifen, daß das Hauptlager-Segment keine radiale Auswärtsbewegung in einer Richtung parallel zu den Trennlinien zwischen dem Lagerdeckel und Segment ausführt. Wie im einzelnen in den Zeichnungen der speziellen Figurenbeschreibung dargestellt, kann jedes Hauptlager-Seg ment eine sich praktisch in mehreren Ebenen erstreckende Paßfläche aufweisen, wobei sich jeweils der Mittelteil längs der Mittellinie des Lagers erstreckt. Die Lagerdeckel weisen komplementär ausgebildete Paßflächen auf, welche derart ausgebildet sind, daß jeder Lagerdeckel mindestens eine in einer tangentialen Richtung von der Mittellinie weg versetzt ausgebildete Paßfläche aufweist, so daß ein überdeckendes Widerlager für das entsprechende Hauptlager-Segment gebildet wird, wodurch das Hauptlager-Segment an einer radialen Auswärtsbewegung in einer Richtung parallel zu den Trennlinien gehindert wird. Ein Vorteil des Gegenstandes der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß ein Zylinderblock aus einer Leichtmetallegierung mit aus Eisenmetall bestehenden Hauptlagerdeckeln versehen werden kann, ohne daß Probleme, wie etwa Lagergeräusche oder ein durch ungleiche Wärmeausdehnung zwischen den aus Leichtmetall bestehenden Hauptlager-Segmenten und den aus Eisen bestehenden Lagerdeckeln verursachter niedriger Öldruck, auftreten.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Motors mit ei nem Hauptlager in einer Bauweise gemäß der vorliegen den Erfindung;

Fig. 2 und Fig. 3 unterschiedliche Ausführungsformen einer Hauptlager-Bauweise gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei flanschförmig bzw. tassenförmig gegeneinander anliegende Anlageteile vorgesehen sind;

Fig. 4 bis 7 einige Hauptlager-Bauweisen nach dem Stande der Technik, welche sich für den Einsatz bei aus ei ner Leichtmetallegierung bestehenden Zylinderblöcken und aus Eisen bestehenden Lagerdeckeln als unzurei chend erwiesen haben.

In einem Zylinderblock 12 ist eine Kurbelwelle 14 von mehre ren Hauptlager-Segmenten 16 und passend dazu ausgebildete Hauptlagerdeckel 26 gehalten. Die Hauptlagerdeckel 26 sind, wie aus Fig. 2 und Fig. 3 ersichtlich, an den entsprechenden Hauptlager-Segmenten 16 durch Deckelschrauben 38 gehalten. Diese Bauweise des Hauptlagers kann bei einem oder bei zwei oder auch bei allen Hauptlagern eines Motors eingesetzt werden. In den jeweiligen Hauptlager-Segmenten 16 sind halbkreisförmige Öffnungen 18 vorgesehen, die jeweils die obere Hälfte einer Lagerschale aufnehmen. In dem zugeordneten Lagerdeckel 26 ist eine entsprechend ausgebildete Kurbelwellenlager-Halterungsöffnung 28 vorgesehen. Das Hauptlager-Segment 16 weist jeweils zwei innere, sich mittig des Lagers erstreckende Paßflächen 20 auf, die mit der mit 36 bezeichneten Trennlinie zusammenfallen. Die Trennlinie 36 ist sowohl in Fig. 2 als auch in Fig. 3 dargestellt. In beiden dargestellten Fällen weist das Hauptlager-Segment weiterhin jeweils äußere Paßflächen 22 auf. Die Paßflächen 20 und 22 sind gestuft und parallel zueinander ausgebildet und bilden jeweils Oberflächen für die Anlage des Lagerdeckels 26. Die äußeren Paßflächen 22 liegen sowohl bei der Darstellung gemäß Fig. 2 als auch bei der Darstellung gemäß Fig. 3 im Bereich einer Trennlinie 34. Da die Trennlinien in einer tangential zur Lagerbohrung liegenden Richtung versetzt sind, weist die Trennlinie des Lagers somit mehrere Ebenen auf.

Der Lagerdeckel 26 weist jeweils mit den gestuften Paßflächen der entsprechenden Hauptlager-Segmente in Kontakt stehende, ebenfalls gestuft ausgebildete Paßflächen auf, und zwar sind zwei innere Paßflächen 30 und zwei äußere Paßflächen 32 vorgesehen. Wie aus Fig. 2 und Fig. 3 ersichtlich, bilden diese gestuft zueinander ausgebildeten Paßflächen jeweils ein überdeckendes Widerlager für die Hauptlager-Segmente, um so die Hauptlager-Segmente an einer radialen Auswärtsbewegung in beiden parallelen Trennlinien 34 und 36 liegenden Richtungen zu hindern. Durch die mit 24 bezeichneten Oberflächen wird hierbei ein flanschförmiger oder tassenförmiger Anlagebereich gebildet. Der jeweilige Lagerdeckel 26 weist somit eine Ausnehmung auf, durch deren Vorhandensein aktiv verhindert wird, daß sich das Hauptlager-Segment infolge Wärmedehnung nach außen hin vergrößert. Die erfindungsgemäße Bauweise kann nutzbringend bei aus Aluminiumlegierungen bestehenden Zylin derblöcken und aus Eisenmetall bestehenden Lagerdeckeln ein gesetzt werden, und auch dann, wenn sowohl der Zylinderblock als auch die Lagerdeckel aus einer Aluminiumlegierung oder aus anderen Arten von Eisen- oder Nichteisenmetallen beste hen. So kann die vorgeschlagene Bauweise auch dann nutzbrin gend eingesetzt werden, wenn sowohl der Zylinderblock als auch der Lagerdeckel aus Eisenmetall bestehen.

Unterschiedlich bei den Bauweisen gemäß Fig. 2 und Fig. 3 ist, daß bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 der Lagerdeckel 26 das Hauptlager-Segment 16 mit flanschartigen oder tassenartigen Anlagebereichen - bezogen auf die Deckelschrauben 38 gesehen - radial innerhalb und gemäß Fig. 3 radial außerhalb überdeckt.

Claims

1. Hauptlager für Mehrzylinder-Kolben-Verbrennungsmotoren, mit:
einem Zylinderblock (12) mit mehreren Hauptlager-Segmenten (16), wobei jedes Hauptlager-Segment (16) einen Teil mit einer halbkreisförmigen Kurbelwellenlager-Halterungsöff nung (18) aufweist, und mindestens ein Hauptlager-Segment Paßflächen zur Anlage gegen einen Lagerdeckel (26) auf weist, und mit
mehreren zur Bildung mehrerer vollständiger Lageraufnahmen für eine Kurbelwelle (14) vorgesehenen Lagerdeckeln (26) zur Anlage gegen die Hauptlager-Segmente (16), dadurch ge kennzeichnet, daß die Paßflächen (20, 22) des mindestens einen Hauptla ger-Segments (16) gestuft ausgebildet sind und zumindest ein Lagerdeckel mit gestuft ausgebildeten Paßflächen (30, 32) mit den gestuften Paßflächen (20, 22) des Hauptlager- Segmentes (16) derart in Kontakt steht, daß die Paßflächen des Lagerdeckels und des Hauptlager-Segmentes so in einander greifen, daß eine Trennlinie in mehreren Ebenen vorliegt und das Hauptlager-Segment insbesondere infolge Wärmedehnung an einer radialen Auswärtsbewegung in beiden Richtungen parallel zu den Trennlinien (34, 36) zwischen dem Lagerdeckel (26) und dem Hauptlager-Segment (16) ge hindert ist.

2. Hauptlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkopf (12) aus einer Aluminiumlegierung und die Lagerdeckel (26) aus Eisenmetall bestehen.

3. Hauptlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkopf (12) und die Lagerdeckel (26) aus einer Aluminiumlegierung bestehen.

4. Hauptlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkopf (12) aus Nichteisenmetall und die Lager deckel (26) aus Eisenmetall bestehen.

5. Hauptlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkopf (12) und die Lagerdeckel (26) aus Nicht eisenmetall bestehen.

6. Hauptlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß jedes Hauptlager-Segment eine gestuft ausgebildete Paßfläche (20, 22), die Trennlinie (36) einen sich längs der Mittellinie des Lagers erstreckenden Mittelabschnitt und jeder Lagerdeckel in unterschiedli chen Ebenen parallel zueinander verlaufende Paßflächen (30, 32) aufweist, die gegen die entsprechenden Paßflä chen der Hauptlager-Segmente anliegen, und die Paßflächen der Lagerdeckel und der Hauptlager-Segmente derart ange ordnet sind, daß jeder Lagerdeckel zumindest eine in ei ner tangentialen Richtung zu der Mittellinie des Lagers versetzt angeordnete Paßfläche aufweist, um so ein eine flanschförmige bzw. tassenförmige Ausbildung aufweisendes Widerlager für jedes Hauptlager-Segment zu bilden, so daß die Hauptlager-Segmente an einer radialen Auswärtsbewe gung in beiden Richtungen parallel zu den Trennlinien (34, 36) gehindert sind.

7. Hauptlager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Lagerdeckel (26) durch mindestens zwei sich durch den Lagerdeckel hindurch in das Hauptlager-Segment (16) erstreckende Schrauben (38) in Kontakt mit seinem Hauptlager-Segment (16) gehalten ist, wobei die flanschförmige bzw. tassenförmige Ausbildung der Lagerdeckel in radialer Richtung gesehen innerhalb der Schrauben vorgesehen ist.

8. Hauptlager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Lagerdeckel (26) durch mindestens zwei sich durch den Lagerdeckel hindurch in das Hauptlager-Segment (16) erstreckende Schrauben (38) in Kontakt mit seinem Hauptlager-Segment (16) gehalten ist, wobei die flanschförmige bzw. tassenförmige Ausbildung der Lagerdeckel in radialer Richtung gesehen außerhalb der Schrauben vorgesehen ist.

9. Hauptlager nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, daß der Zylinderkopf (12) aus einer Alumi niumlegierung und die Lagerdeckel (26) aus Eisenmetall bestehen.

10. Hauptlager nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, daß der Zylinderkopf (12) und die Lagerdeckel (26) aus einer Aluminiumlegierung bestehen.

11. Hauptlager nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, daß der Zylinderkopf (12) aus Nichteisenme tall und die Lagerdeckel (26) aus Eisenmetall bestehen.

12. Hauptlager nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, daß der Zylinderkopf (12) und die Lagerdeckel (26) aus Nichteisenmetall bestehen.

13. Hauptlager nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, daß der Zylinderkopf (12) und die Lagerdeckel (26) aus Eisenmetall bestehen.