DE19604547B4

DE19604547B4 - Gehäuse für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19604547B4
Application number: DE19604547A
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl.-Ing. Heinemann; Wolfgang Dr. Demmelbauer-Ebner
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1995-02-17
Filing date: 1996-02-08
Publication date: 2007-01-04
Anticipated expiration: 2016-02-09
Also published as: DE19604547A1

Abstract

Gehäuse für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, bestehend aus zumindest einem Zylinderkopf (1), einem Zylinderkurbelgehäuse (2) in welchem Lagerhalbschalen (3) für eine Kurbelwelle (4) ausgebildet sind, und aus lösbar mit diesem Zylinderkurbelgehäuse (2) verbundenen und mit den Lagerhalbschalen (3) Kurbelwellenlager (5) bildenden Lagerdeckeln (6), wobei diese Teile unter Verwendung von Zugankerschrauben miteinander verbunden sind, deren Schraubengewinde zumindest abschnittsweise in Gegenstücke eingreifen, welche im Zylinderkurbelgehäuse (2) angeordnet sind, wobei sich die Gegenstücke als Hülsen (11) ausgebildet gleichachsig und koaxial zur Längsrichtung (L) der Zugankerschrauben (7, 8) erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülsen (11) im Bereich eines ersten Innengewindes (13) ein Außengewinde (18) tragen, mit welchem diese zumindest abschnittsweise in eine die erste Zugankerschraube (7) aufnehmende Durchgangsöffnung (12) des Zylinderkurbelgehäuses (2) eingesetzt sind und ferner, sich am Lagerdeckel (6) abstützend, Durchgangsöffnungen (20) dieser Lagerdeckel (6) durchdringen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 bzw. 6.

Aus der DE 42 05 233 C2 ist eine Kurbeltrieblagerung einer Hubkolbenbrennkraftmaschine bekannt, bei der die Lagermittel der Kurbelwelle aus einem durchgehenden Lager-Rahmen und darauf getrennt aufgeschraubten Lager-Schalenhälften bestehen. Der Lager-Rahmen ist über Spannschrauben, die sich ihrerseits durch Bohrungen des Lager-Rahmens hindurch erstrecken, entweder mit dem Zylindergehäuse des Motors oder weiter durch Bohrungen im Zylindergehäuse hindurch mit dem Zylinderkopf verschraubt. Innerhalb der besagten Bohrungen ist jeweils eine Hülse bzw. Spannhülse angeordnet, auf der sich der Kopf der Spannschraube abstützt bzw. welche als akustisches Dämpfungsmittel fungiert.

Mit der DE 34 36 872 C2 ist des Weiteren ein Zylinderblock für eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf und einem Kurbelgehäuse offenbart, wobei ein Blockrahmen für den Zylinderblock und Zylinderhülsen ausgebildet sind. Der Blockrahmen weist Säulen mit je einem Schraubenloch zur Aufnahme je einer Befestigungsschraube auf, die Ihrerseits den Zylinderblock mit dem Zylinderkopf und dem Kurbelgehäuse fest verbinden.

Aus der DE-39 39 230 A1 ist ein mehrteiliges, aus zumindest einem Zylinderkopf, einem Zylinderkurbelgehäuse und gegen dieses verschraubte Lagerdeckel bestehendes Gehäuse einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei diese Teile des Gehäuses unter Verwendung von Zugankerschrauben miteinander verbunden sind. Hierbei sind von den Zylinderköpfen ausgehende und diesen gegen das Kurbelgehäuse verspannende Zugankerschrauben in das Kurbelgehäuse eingeschraubt, wobei deren Gewindeenden in ein parallel zur Kurbelwelle innerhalb des Kurbelgehäuses liegendes Gegenstück eingeschraubt sind. Hierzu weist das Gegenstück mehrere radial verlaufende Gewindebohrungen auf. Weitere Zugankerverschraubungen halten die Lagerdeckel der Kurbelwellenlager am Kurbelgehäuse und sind mit ihren Gewindeenden ebenfalls in das Gegenstück eingeschraubt.

Die AT 3 78 828 C offenbart eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinderblock, der mit einem lösbar befestigten Zylinderkopf versehen ist, und mit je einem oberen und einem unteren Lagerteil bestehenden Kurbelwellenlagern, die mittels den Zylinderblock im Wesentlichen parallel zu der bzw. den Zylinderachse(n) durchsetzender und in den oberen Teil des Kurbelwellenlagers eingeschraubter Durchgangsschrauben, die auch zur Befestigung des Zylinderkopfes am Zylinderblock dienen, mit dem Zylinderblock fest verbunden sind. Es wird vorgeschlagen, dass das Gewinde für jede Durchgangsschraube in einer Durchgangsbohrung im oberen Lagerteil vorgesehen ist und auch das Gewinde zur Befestigung des unteren Lagerteils ist. Ferner wird vorgeschlagen, dass der die Durchgangsbohrung und die Gewinde aufweisende Teil des oberen Lagerteiles von einer eingesetzten Hülse gebildet ist, die sich über die Verbindungsfläche zwischen dem oberen Lagerteil und dem Zylinderblock hinaus und in den unteren Lagerteil hinein erstreckt.

Die DE 24 37 448 B2 beschreibt eine Zylinderkopfbefestigung für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine in Ein- und Mehrzylinderbauart, bei der je ein Einzelzylinderkopf durch rohrförmige Dehnschrauben zusammen mit einem Zylinder gegen ein Kurbelgehäuse verspannt ist, die ferner zur Ummantelung von Ventilstoßstangen und/oder für den Ölrücklauf vom Zylinderkopf zum Kurbelgehäuse dienen.

Schließlich offenbart die DE 31 10 274 A1 eine Brennkraftmaschine mit Motorblock, Zylinderkopf und Kurbelwellen-Lagerdeckel, die durch gemeinsame Gewindestangen-Anordnungen verbunden sind, die ihrerseits aus jeweils zwei Gewindestangen sowie diese im Bereich des Motorblocks verbindenden Kupplungsmuttern bestehen, die unter Vermeidung von Gewinden drehfest und in axialer Richtung abgestützt vom Motorblock aufgenommen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein weiter verbessertes Gehäuse für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine zu schaffen, welches eine separate Montage beziehungsweise Demontage von Zylinderköpfen und gegen das Zylinderkurbelgehäuse geschraubten Kurbelwellenlagerdeckeln ermöglicht. Insbesondere soll dabei für ein Aluminiumgehäuse auch eine verbesserte Krafteinleitung der Verschraubungen in die Teile des Gehäuses erzielt werden.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. 6.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen benannt.

Wenn bei einer gattungsgemäßen Hubkolbenbrennkraftmaschine die Gewindeenden von Zugankerschrauben aufnehmende Gegenstücke als Hülse ausgebildet sind und gleichachsig koaxial zur Längsrichtung dieser Zugankerschrauben angeordnet sind, so ist es hierdurch einerseits möglich, mehrere Zugankerschrauben miteinander fluchtend so im Gehäuse anzuordnen, dass eine separate Montage beziehungsweise Demontage zum Beispiel des Zylinderkopfes ohne Beeinflußung der Lagerdeckel möglich ist, andererseits ein beanspruchungsgerechter Kraftfluß erzielt wird.

Insbesondere bei der Verwendung von Aluminiumgehäuseteilen sowie Stahl-Zugankerschrauben ist hierdurch bei geeigneter Werkstoffauswahl für die Hülse eine werkstoffgerechte Einleitung der Betriebskräfte gewährleistet.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind von beiden Enden der Hülse ausgehend Gewinde in diese eingebracht, in welche die Zugankerschrauben eingeschraubt werden können. Die Hülsen selber können in Durchgangsbohrungen zum Beispiel des Zylinderkurbelgehäuses eingesteckt sein, mit einem eigenen Außengewinde versehen in eine solche Durchgangsbohrung eingeschraubt oder in das Zylinderkurbelgehäuse eingegossen sein. Im letztgenannten Fall kann es vorteilhaft sein, die innerhalb einer Querebene der Brennkraftmaschine angeordneten Hülsen mittels einer Querstütze zu verbinden. Der aus mindestens zwei Hülsen und einer oder mehrerer Querstützen gebildete Bauteilverband kann somit in vereinfachter Weise fertigungsgerecht eingegossen werden und die eingeleiteten Kräfte verbessert in das Kurbelgehäuse überfragen.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles.
Es zeigen:
1 einen Querschnitt durch das Gehäuse einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer ersten und einer zweiten Ausführungsvariante der Zugankerverschraubung,
2 einen Querschnitt ähnlich 1 mit einer dritten Ausführungsvariante,
3 einen Querschnitt ähnlich 2 mit einer vierten Ausführungsvariante,
4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV gemäß 3 und
5 einen Schnitt ähnlich 4 einer Variante.
Das Gehäuse für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine besteht aus einem Zylinderkopf 1, welcher auf ein Zylinderkurbelgehäuse 2 aufgesetzt ist. In diesem sind am unteren Ende Lagerhalbschalen 3 für eine Kurbelwelle 4 ausgebildet, welche in Kurbelwellenlagern 5 rotiert, die aus den genannten Lagerhalbschalen 3 und separaten Lagerdeckeln 6 gebildet sind.
Die wesentlichen Teile des Gehäuses, der Zylinderkopf 1, das Zylinderkurbelgehäuse 2 und die Lagerdeckel 6 sind unter Verwendung von Zugankerverschraubungen miteinander verbunden. Hierfür sind in Querebenen der Brennkraftmaschine beiderseits der Kurbelwelle 4 jeweils zwei miteinander fluchtende, entlang einer gemeinsamen Längsrichtung L angeordnete Zugankerschrauben 7 beziehungsweise 8 vorgesehen. Diese weisen an einem ihrer Enden jeweils einen Kopf 9 und am gegenüberliegenden Ende einen Gewindeabschnitt mit einem Außengewinde 10 auf. Diese greifen jeweils in mit korrespondierenden Innengewinden versehene, als Hülsen 11 ausgebildete Gegenstücke ein, welche zumindest abschnittsweise im Zylinderkurbelgehäuse 2 angeordnet sind. Diese Hülsen 11 sind gleichachsig und koaxial zur Längsrichtung L angeordnet.
Erste Zugankerschrauben 7 stützen sich dabei mit ihrem Kopf 9 am Zylinderkopf 1 ab, erstrecken sich innerhalb von Durchgangsöffnungen 12 im Zylinderkopf 1 und im Zylinderkurbelgehäuse 2 und greifen mit ihrem Außengewinde 10 in ein korrespondierendes Innengewinde 13 der Hülse 11 ein.
Seitenwände 14 des Zylinderkurbelgehäuses 2 sind über eine Teilungsebene A-A zwischen Lagerhalbschalen 3 und Lagerdeckel 6 hinausgeführt und tragen einen unteren umlaufenden Flansch 15. An diesem ist eine das Zylinderkurbelgehäuse 2 aussteifende und verschließende Grundplatte 16 verschraubt.
Zweite Zugankerschrauben 8 stützen sich mit ihrem Kopf 9 an dieser Grundplatte 16 ab und greifen mit ihrem Außengewinde 10 in ein korrespondierendes Innengewinde 17 der Hülse 11.
Die Innengewinde 13 beziehungsweise 17 einer Hülse 11 sind gleichachsig zueinander verlaufend und von jeweils einem Ende der Hülse 11 ausgehend in dieser angeordnet.
Gemäß einer ersten Ausführungsvariante, in 1, linke Bildhälfte dargestellt, ist die Hülse 11 etwa zur Hälfte ihrer Längserstreckung in das Zylinderkurbelgehäuse 2 eingesetzt. Hierzu trägt sie im Bereich des ersten Innengewindes 13 ein Außengewinde 18, mit welchem sie in ein korrespondierendes Innengewinde 19 der Durchgangsöffnung 12 eingeschraubt ist.
Der Lagerdeckel 6 weist mit den Durchgangsöffnungen 12 fluchtende Durchgangsöffnungen 20 auf, durch welche sich die andere Hälfte der Hülse 11 bis zum unteren Ende des Lagerdeckels 6 erstreckt. An diesem stützt sich die Hülse 11 mit einem auf ihrem Außenmantel angeordneten Sechskant 21 ab, mit dessen Hilfe sie in das Zylinderkurbelgehäuse 2 eingeschraubt ist. Auf diese Weise verspannt diese Hülse 11 den Lagerdeckel 6 gegen das Zylinderkurbelgehäuse 2. Die zweite Zugankerschraube 8 stützt sich mit ihrem Kopf 9 an der Grundplatte 16 ab, durchsetzt den Sechskant 21 und ist in das Innengewinde 17 eingeschraubt.
In der zweiten Ausführungsvariante gemäß 1, rechte Hälfte, erstreckt sich die Hülse 11 über die volle Länge der Durchgangsöffnung 12 im Zylinderkurbelgehäuse 2 und durch die Durchgangsöffnung 20 des Lagerdeckels 6 hindurch. Mit einem Hülsenbund 22 versehen stützt sich diese Hülse 11 in die Durchgangsöffnung 12 eingeschoben im Bereich der Trennebene zwischen Zylinderkopf 1 und Zylinderkurbelgehäuse 2 an diesem ab, wobei auf einen den Lagerdeckel 6 überragenden Außengewindeabschnitt 23 dieser Hülse 11 zum Verspannen des Lagerdeckels 6 gegen das Zylinderkurbelgehäuse 2 eine Mutter 24 aufgeschraubt ist.
Bei dieser zweiten Ausführungsvariante erstrecken sich die ersten Zugankerschrauben 7 etwa zu gleichen Teilen ihrer Länge im Zylinderkopf 1 beziehungsweise im Zylinderkurbelgehäuse 2. Die zweiten Zugankerschrauben 8 sind in mit der ersten Ausführungsvariante vergleichbarer Weise, sich an der Grundplatte 16 abstützend, in das zweite Innengewinde 17 der Hülse 11 eingeschraubt.
In einer dritten Ausführungsvariante der Erfindung gemäß 2 sind die Hülsen 11 vollständig in das Zylinderkurbelgehäuse 2 eingegossen. Hierbei sind zur verbesserten Krafteinleitung und zur genaueren Positionierung beim Eingießen die innerhalb einer Querebene beidseitig der Kurbelwelle 4 angeordneten Hülsen 11 mittels einer Querstütze 25 untereinander verbunden. Diese kann zur besseren formschlüssigen Verankerung mit Materialaussparungen 26 versehen sein, welche als Durchgangsöffnungen beim Eingießen vom Material des Zylinderkurbelgehäuses 2 durchdrungen werden und/oder als perforationsartige Oberflächenvertiefungen von diesem Material ausgefüllt werden.
Diese Querstützen 25 können gemäß 4 beziehungsweise 5 von rechteckigem beziehungsweise dreieckförmigem Querschnitt sein. Auch können runde, U-, I-förmige oder sonstige Profilierungen eingegossen werden. Weiterhin können beispielsweise die insgesamt vier einem Zylinder der Hubkolbenbrennkraftmaschine zugeordneten Hülsen 11 untereinander mittels einer oder mehrerer Querstützen 25 verbunden sein. Die Querstützen 25 können dabei parallel zur Kurbelwelle oder diagonal zwischen sich gegenüberliegenden Hülsen 11 verlaufen.
Vorzugsweise sind die in einer Querebene angeordneten Hülsen 11 und die sie verbindende Querstütze 25 im wesentlichen H-förmig gestaltet und als einstückig ausgebildeter Bauteilverband in das Zylinderkurbelgehäuse 2 eingegossen.
Bei einer vierten Ausführungsvariante der Erfindung gemäß 3 ist dieser Bauteilverband benachbart zur Trennebene A-A angeordnet. Dabei ist die kurbelgehäuseseitige Lagerhalbschale 3 in einem separat in das Zylinderkurbelgehäuse 2 eingesetzten Lagerteil 27 ausgebildet, in welches der Bauteilverband etwa zur Hälfte seiner Längserstreckung eingegossen oder andersartig eingesetzt ist.
Hierdurch kann beispielsweise bei einem Aluminiumgehäuse die Lagerung der Kurbelwelle 4 geräuschmindernd in Kurbelwellenlagern 5 aus Grauguß erfolgen, indem Lagerdeckel 6 und Lagerteil 27 aus einem geeigneten Graugußwerkstoff gefertigt sind.
Die Zugankerverschraubungen sind hierbei in gleicher Weise ausgeführt wie in der Ausführungsvariante gemäß 2.
Eine voneinander unabhängige Montage beziehungsweise Demontage des Zylinderkopfes 1 beziehungsweise der Lagerdeckel 6 ist mit der gewählten Art der Verschraubung in allen Ausführungsvarianten gewährleistet.
Während bei den Ausführungsvarianten gemäß 2 und 3 durch Lösen der zweiten Zugankerschrauben 8 jeweils Grundplatte 16 und Lagerdeckel 6 von dem verbleibenden Gehäuse getrennt werden, ist mit den Ausführungsvarianten gemäß 1 ein Lösen der Grundplatte 16 unabhängig von einem Lösen der Lagerdeckel 6 möglich.

Claims

Gehäuse für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, bestehend aus zumindest einem Zylinderkopf (1), einem Zylinderkurbelgehäuse (2) in welchem Lagerhalbschalen (3) für eine Kurbelwelle (4) ausgebildet sind, und aus lösbar mit diesem Zylinderkurbelgehäuse (2) verbundenen und mit den Lagerhalbschalen (3) Kurbelwellenlager (5) bildenden Lagerdeckeln (6), wobei diese Teile unter Verwendung von Zugankerschrauben miteinander verbunden sind, deren Schraubengewinde zumindest abschnittsweise in Gegenstücke eingreifen, welche im Zylinderkurbelgehäuse (2) angeordnet sind, wobei sich die Gegenstücke als Hülsen (11) ausgebildet gleichachsig und koaxial zur Längsrichtung (L) der Zugankerschrauben (7, 8) erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülsen (11) im Bereich eines ersten Innengewindes (13) ein Außengewinde (18) tragen, mit welchem diese zumindest abschnittsweise in eine die erste Zugankerschraube (7) aufnehmende Durchgangsöffnung (12) des Zylinderkurbelgehäuses (2) eingesetzt sind und ferner, sich am Lagerdeckel (6) abstützend, Durchgangsöffnungen (20) dieser Lagerdeckel (6) durchdringen.
Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülsen (11) zwei gleichachsig zueinander verlaufende und von jeweils einem Ende dieser Hülsen (11) ausgehend ein Innengewinde (13, 17) aufweisen, in welche jeweils eine Zugankerschraube (7, 8) eingreift.
Gehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zugankerschraube (7) sich am Zylinderkopf (1) abstützend, diesen und das Zylinderkurbelgehäuse (2) zumindest teilweise durchsetzend und gegeneinander verspannend, in das eine Innengewinde (13) eingreift und die zweite Zugankerschraube (8) in das zweite Innengewinde (17) eingreift.
Gehäuse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylinderkurbelgehäuse (2) und die Lagerdeckel (6) miteinander fluchtende Durchgangsöffnungen (12, 20) aufweisen, in welche eine durchgehende Hülse (11) eingesetzt ist, die sich benachbart zum Zylinderkopf (1) am Zylinderkurbelgehäuse (2) abstützt und einen den Lagerdeckel (6) überragenden Außengewindeabschnitt (23) zur Aufnahme einer Lagerdeckel (6) und Zylinderkurbelgehäuse (2) gegeneinander verspannenden Mutter (24) aufweist.
Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die zweiten Zugankerschrauben (8) an einer das Zylinderkurbelgehäuse (2) an der vom Zylinderkopf (1) abgewandten Seite aussteifenden und verschließenden Grundplatte (16) abstützen.
Gehäuse für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine, bestehend aus zumindest einem Zylinderkopf (1), einem Zylinderkurbelgehäuse (2) in welchem Lagerhalbschalen (3) für eine Kurbelwelle (4) ausgebildet sind, und aus lösbar mit diesem Zylinderkurbelgehäuse (2) verbundenen und mit den Lagerhalbschalen (3) Kurbelwellenlager (5) bildenden Lagerdeckeln (6), wobei diese Teile unter Verwendung von Zugankerschrauben miteinander verbunden sind, deren Schraubengewinde zumindest abschnittsweise in Gegenstücke eingreifen, welche im Zylinderkurbelgehäuse (2) angeordnet sind, wobei sich die Gegenstücke als Hülsen (11) ausgebildet gleichachsig und koaxial zur Längsrichtung (L) der Zugankerschrauben (7, 8) erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass in Querebenen der Hubkraftbrennkolbenmaschine beidseitig der Kurbelwelle (4) jeweils mindestens eine Hülse (11) angeordnet ist, wobei diese Hülsen (11) einer Querebene mittels Querstützen (25) untereinander verbunden sind.
Gehäuse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülsen (11) und die Querstützen (25) einer Querebene einstückig miteinander ausgebildet sind.
Gehäuse nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülsen (11) und die Querstützen (25) in das Zylinderkurbelgehäuse (2) eingegossen sind.
Gehäuse nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Querstützen (25) im Querschnitt rechteckig oder dreieckförmig ausgebildet sind.
Gehäuse nach einem Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Querstützen (25) Materialaussparungen (26) zur Aufnahme von Material des Zylinderkurbelgehäuses (2) beim Eingießen aufweisen.
Gehäuse nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein aus mindestens zwei Hülsen (11) und aus mindestens einer Querstütze (25) gebildeter Bauteilverband im wesentlichen H-förmig gestaltet ist, wobei sich die Hülsen (11) in Längsrichtung (L) der Zugankerschrauben (7, 8) erstrecken und die Querstütze (25) senkrecht dazu.
Gehäuse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauteilverband benachbart zu der Trennebene (A-A) zwischen Zylinderkurbelgehäuse (2) und Lagerdeckeln (6) zumindest teilweise in einem separat in das Zylinderkurbelgehäuse (2) eingesetzten, die Lagerhalbschalen (3) aufweisenden Lagerteil (27) eingegossen oder eingesetzt ist.
Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Zugankerschrauben (8) sich an einer das Zylinderkurbelgehäuse (2) versteifenden und verschließenden Grundplatte (16) abstützend die Lagerdeckel (6) zwischen Zylinderkurbelgehäuse (2) und dieser Grundplatte (16) verspannen.